Scroll to top

PERJALANAN PANJANG MENUNGKAP DNA SEBAGAI UNSUR KEHIDUPAN
User

PERJALANAN PANJANG MENUNGKAP DNA SEBAGAI UNSUR KEHIDUPAN

PERJALANAN PANJANG MENUNGKAP DNA SEBAGAI UNSUR KEHIDUPAN :

BAGIAN I. SEJARAH PENEMUAN DAN PEMBELAJARAN PENELITIAN YANG BERKESINAMBUNGAN

Oleh: Sjamsul Bahri, Alumni FKH-IPB 1978 & Doktor IPB 1987

Baca Lainnya :

 

PENDAHULUAN

Saat ini istilah DNA (Deoksiribonukleic acid) atau dikenal juga sebagai asam nukleat sudah tidak asing ditelinga orang awam, paling tidak masyarakat sudah familiar dengan tes DNA yang digunakan untuk mengungkapkan jatidiri biologis seseorang, biasanya pada kasus penemuan jenajah yang tidak utuh terutama pada kejadian kecelakaan pesawat, kapal tenggelam, kebakaran, bencana alam dan lain sebagainya.  Jadi DNA sebagai jejak genetik dari suatu organisme atau makhluk hidup karena semua informasi genetik suatu organisme tersimpan pada DNA. Semakin dekat kekerabatan suatu organisme akan memiliki urutan basa nitrogen DNA yang mirip, sebaliknya semakin jauh kekerabatannya akan semakin sedikit kemiripannya. Misalnya antara anak dengan orangtuanya atau adik/kakaknya, akan memiliki urutan basa nitrogen yang banyak persamaan. Namun dengan temannya maka urutan basa nitrogen tersebut akan memiliki banyak perbedaannya. Itulah sebabnya penting untuk mencocokkan DNA jenazah yang tidak utuh dengan DNA pihak keluarganya.

Secara kimia DNA adalah makromolekul berupa polinukleotida yang tersusun dari polimer nukleotida yang berulang-ulang, tersusun rangkap membentuk ikatan rantai ganda berpilin ke kanan (membentuk double helix) terdapat dalam inti sel dalam bentuk kromosom dimana terdapat berbagai gen yang merupakan kumpulan dari DNA. Beberapa terminologi yang saling terkait erat dengan DNA adalah  gen, kromosom dan genom.  Gen merupakan substansi dasar hereditas yang mengandung informasi genetik tersusun dari asam nukleat (DNA) dan terdapat di kromosom.  Sedangkan kromosom yang tersusun dari DNA dan protein ini berfungsi sebagai penyimpanan bahan materi genetik kehidupan. Jadi sebenarnya tempat penyimpanan informasi genetik itu adalah DNA dimana selain berfungsi sebagai pembawa faktor genetik yang menentukan semua karakteristik dari suatu organisme, DNA juga berperan dalam pembentukan sintesis protein yang terkait dalam proses kehidupan suatu organisme.  

Secara ringkas dapat dinyatakan bahwa berbagai DNA atau RNA (Ribonucleic Acid) yang jumlahnya sangat banyak akan bergabung untuk membentuk gen, kemudian gen-gen (berbagai gen) bergabung membentuk kromosom.  Sedangkan genom adalah satu set DNA komplit termasuk gen dari suatu organisme/ makhluk hidup termasuk manusia.  Jadi genom ini mengandung semua informasi genetik  yang diperlukan untuk membentuk dan menjalani fungsi tubuh/ organisme.

Dari berbagai penelitian diketahui bahwa DNA yang terletak pada kromosom adalah mesin kimia sel hidup, dimana DNA ini menjalankan tugasnya antara lain dengan menentukan enzim atau protein apa yang akan diproduksi oleh sel. Enzim-enzim yang diproduksi tersebut akan memberikan kepada sel pola kimia karakteristiknya dengan kemampuannya untuk mempercepat/ mengkatalisis reaksi kimia dengan cara tertentu.  Penjelasan secara rinci untuk memetakan struktur dan fungsi DNA ini telah diteliti oleh para ilmuwan terkait yang sebgian daripadanya telah memperoleh  hadiah Nobel (Anonimous, 2022g).

Asam nukleat seperti DNA, dan protein seperti enzim adalah senyawa makromolekul yang masing-masing dibangun oleh molekul yang lebih kecil seperti nukleotida untuk membentuk DNA dan asam amino untuk membentuk Enzim. DNA akan mengungkapkan pesan genetiknya melalui urutan blok bangunannya atau urutan basa nukleotidanya yang akan menentukan urutan asam amino dalam suatu enzim atau protein tertentu.agar terwujudnya fungsi dan kehidupan dari organisme tersebut.

Dari uraian ini terlihat betapa pentingnya peranan DNA dalam keberlanjutan kehidupan suatu organisme. Pengungkapan DNA ini tidak bisa lepas dari  peranan ilmuwan Gregor Mendel (1822-1884) yang pada tahun 1865 menemukan adanya unit pewaris sifat dari suatu organisme (tanaman kacang polong) yang diturunkan kepada anakannya (Alfred, 2018). Kemudian dilanjutkan dengan temuan-temuan dari berbagai ilmuwan yang saling terkait berupa gen, asam nukleat/DNA, kromosom, basa nukleotida, struktur 3 dimensi DNA, berbagai enzim terkait DNA, teknik rekayasa genetika, DNA rekombinan, penemuan GMO, teknik pengurutan basa nukleotida/genom, DNA sintesis, sampai kepada biologi sintesis dan revolusi biologi yang kesemuanya terkait dengan DNA.

Tulisan ini mengulas secara ringkas perjalanan panjang dalam mengungkap DNA dan peranannya sebagai unsur kehidupan (termasuk penciptaan organisme atau sel sintetis) yang dilakukan oleh berbagai Ilmuwan yang bekerja baik secara kelompok maupun secara individu/kelompok kecil, pada berbagai laboratorium/institusi riset diberbagai negara.  Tulisan ini juga dibuat sebagai pembelajaran bagi para peneliti bagaimana suatu penelitian dirancang kepada arah dan tujuan yang jelas untuk mengungkapkan suatu temuan yang saling terkait sehingga menjadi ilmu pengetahuan yang komprehensif dan bermanfaat untuk kehidupan manusia dan kelestarian alam dan lingkungan.

PERKEMBANGAN DI ERA  ABAD KE 19 (1850-1900)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa DNA terkait erat dengan gen, kromosom dan genom dari suatu organisme beserta keberlanjutan kehidupan dari organisme tersebut.  Hal ini diawali dari peranan seorang peneliti genetika yang dikenal sebagai Bapak Genetika Modern, Gregor Mendel (1822 – 1884) dimana pada tahun 1865 berdasarkan serangkaian percobaannya pada tanaman kacang polong, Mendel menyimpulkan bahwa setiap organisme seperti tanaman mempunyai unit pewarisan sifat yang diturunkan/diwariskan kepada anak/keturunannya mengikuti pola pewarisan sifat. Setiap sifat yang diwariskan itu mempunyai faktor dominan atau resesif, dan ada istilah segregasi dan hukum pemilihan bebas yang dikenal juga sebagai Hukum Genetika Mendel.  Hukum Segregasi dari Mendel, bahwa meskipun suatu organisme mewarisi dua faktor dari orang tuanya, ia hanya menyumbangkan satu faktor kepada keturunannya.  Sedangkan Hukum Assortment Independen (pemilihan bebas) bahwa faktor-faktor untuk sifat yang berbeda diurutkan secara terpisah satu sama lain (Dunn, 2022; Editor Encyclopedia Britannia, 2022a).  Mendel wafat pada tahun 1884 sebelum kebenaran temuan dan teorinya diakui dunia.

Pada tahun 1900  kebenaran teori genetika Mendel ditemukan/diungkapkan kembali oleh 3 ilmuwan akhli botani yang bekerja sendiri-sendiri (Hugo de Vries warga negara Belanda, Karl Correns asal Jerman, dan von Tschermac  dari Austria), sehingga Mendel dijuluki sebagai Bapak Genetika Modern (Editor Encyclopedia Britannica, 2022b; Dunn, 2022).  Istilah unit pewaris sifat yang disebut “faktor” oleh Mendel, kemudian oleh Hugo de Vries disebut pangen (baca “pan-gen”) pada tahun 1889.  

Sesungguhnya orang pertama yang menemukan asam nukleat adalah Friedrich Miescher (1844 - 1895) seorang akhli biokimia asal Swiss. Ketika itu pada tahun 1869 Miescher yang bekerja di Universitas Tubingen menemukan zat yang mengandung fosfor dan nitrogen dalam inti sel darah putih yang ditemukan dalam nanah. Zat tersebut diberinama nuklein karena berasal dari inti sel, kemudian dikenal sebagai asam nukleat setelah tahun 1874, Miescher memisahkannya menjadi komponen protein dan asam (Editor Encyclopedia Britannica,  2022a). Selanjutnya stuktur kimia dari asam nukleat/nuklein tersebut baru dapat diungkapkan oleh Albrecht Kossel seorang akhli biokimia dan juga genetika berkebangsaan Jerman (1853-1927).  Pada tahun 1879 Kossel yang juga pernah bekerjasama dengan Friedrich Miescher mulai mempelajari zat yang disebut nuklein, kemudian  diketahui terdiri dari bagian protein dan bagian asam nukleat. Dari tahun 1885 sampai 1901 ia bersama timnya menganalisis asam nukleat secara kimia, dan akhirnya menemukan dan mendiskripsikan 5 senyawa organik yang terdapat dalam asam nukleat, yaitu: adenine, sitosin, guanine, timin dan urasil yang akhirnya diketahui merupakan senyawa kunci dalam pembentukan DNA dan RNA yang merupakan materi genetik yang ditemukan disemua sel hidup (Wikipedia, 2022a).

PERKEMBANGAN DI ERA ABAD KE 20 (1901-2000)

Wilhelm Johannsen akhli botani dan genetika dari Denmark pada tahun 1909 menyebut factor pewaris sifat yang dikemukakan Mendel sebagai  “gen”.  Wilhelm Johannsen juga dikenal sebagai orang yang memunculkan istilah fenotipe dan genotipe (Wikipedia 2022b).  Namun baik Mendel maupun Wilhelm Johannsen belum tau apa dan seperti apa gen atau unit pewarisan sifat itu.  Sebelumnya ilmuwan Jerman Theodor Boveri (1862-1915) dan ilmuwan Amerika Walter Sutton (1877-1916) yang bekerja secara independen mengemukakan bahwa kromosom dapat ditunjukkan sebagai pembawa materi hereditas, dan konsep Mendel ini sangat cocok dengan fakta tentang kromosom (Anonimous, 2022j; Baltzer, 1964). Boveri dan Sutton sebelumnya telah menunjukkan bahwa kromosom tetap menjadi unit yang terorganisir melalui proses pembelahan sel, dan mereka menunjukkan bahwa sel sperma dan sel telur masing-masing menyumbangkan jumlah kromosom yang sama.  Teori kromosom dari Boveri-Sutton ini masih diperdebatkan oleh sebagian ilmuwan lainnya diawal-awal abad ke-20 sampai kemudian pada tahun 1915 ketika Thomas Hunt Morgan membuktikannya teori kromosom tersebut melalui penelitiannya menggunakan lalat buah Drosophila melanogaster (Anonimous, 2022k).

Pada tahun 1911 Thomas Hunt Morgan seorang ahli genetika dari Amerika Serikat menyimpulkan hasil penelitiannya yang menggunakan dasar Hukum Genetika Mendel bahwa gen yang membawa sifat pada organisme itu terdapat dalam kromosom (Anonimous, 2022k). Karena kromosom itu mengandung Protein dan DNA, maka gen itu adalah salah satu dari kedua unsur makromolekul tersebut.  Pada saat itu diawal tahun 1911-an berkembang pendapat para ilmuwan bahwa gen tersebut adalah protein mengingat protein itu banyak macamnya terdiri dari 20 kombinasi asam amino, sedangkan gen juga jumlahnya sangat banyak pada suatu organisme, sementara itu DNA hanya memiliki 4 macam basa (adenine, guanine, timin dan sitosin) sehingga kecil kemungkinan bahwa gen itu DNA.

Selanjutnya Phoebus Levene seorang akhli biokimia Amerika (1869 – 1940) juga pernah bekerjasama dengan Albrecht Kossel, beliau banyak melakukan riset terkait dengan asam nukleat termasuk  mengisolasi nukleotida bangunan dasar dari molekul asam nukleat.  Pada tahun 1909 ia berhasil mengisolasi/ mengidentifikasi 5 atom carbon  gula D-ribosa dari molekul RNA.  Levene juga pada sekitar tahun 1929 berhasil menentukan bagaimana komponen asam nukleat bergabung membentuk nukleotida dan rantai yang membentuk asam nukleat (Anonimus, 2022a).

Pada tahun 1944 Oswald Theodore Avery seorang peneliti bidang kedokteran asal Kanada-Amerika (1877-1955) mempublikasikan hasil penelitiannya yang menyimpulkan bahwa gen itu adalah DNA bukan protein (Avery, et al 1944; McCarty, 2003; Wikipedia, 2022f).  Dalam percobaannya Avery dkk berpedoman pada hasil Fredick Griffith bahwa galur S bakteri Pneumonia yang pathogen dapat mengubah galur R bakteri yang tidak pathogen menjadi pathogen. Dalam penelitian ini Avery dkk menghilangkan protein dari Bakteri S yang pathogen dan kemudian sisa fraksi bakteri S ini dicampur dengan bakteri R yang tidak pathogen, ternyata bakteri R mengalami transformasi menjadi pathogen karena masih ada gen pathogen dari fraksi bakteri S yang ditransfer ke bakteri R.  Namun setelah sisa fraksi bakteri S dilakukan penghilangan DNA-nya dengan penambahan enzim deoksiribonuklease, baru bakteri R tidak lagi mengalami transformasi menjadi pathogen seperti Strain S karena DNA yang membawa gen pathogen bakteri S telah dihilangkan.  Oleh karena itu Avery et al (1944) menyimpulkan bahwa gen adalah DNA, bukan Protein. Dalam hal ini Oswald Avery adalah orang pertama yang menemukan dan menyatakan bahwa materi genetik atau gen adalah DNA, namun mayoritas para ahli genetika pada waktu itu masih belum mengakuinya dan sebagian masih menganggap bahwa gen itu protein.  Baru delapan tahun kemudian pada tahun 1952 ketika Alfred Hershey dan Martha Chase mengkonfirmasi hasil penelitiannya menggunakan bakteriofaga yang menginfeksi bakteri, menyimpulkan bahwa gen atau materi genetik itu adalah DNA bukan protein (Hernandez, 2019a; Harshey and Chase, 1952; Fry,  2016).  

Dalam percobaannya yang dikenal sebagai “Hershey-Chase Experiment”, Hersyey dan Chase mendapatkan bukti bahwa bakteriofaga yang hanya berisi dua kelas molekul biologis yaitu protein dan DNA menunjukkan bahwa dalam menginfeksi bakteri E. coli, yang masuk kedalam bakteri adalah bagian DNA-nya saja sedangkan bagian proteinnya hanya menempel diluar bagian bakteri E. coli.  Hal ini diketahui karena menggunakan isotop radioaktif Fosfor untuk DNA dan isotop radioaktif Sulfur untuk protein. Sedangkan pada percobaan lebih lanjut yang disebut waring blender memperlihatkan bahwa faga hanya menyuntikkan DNA mereka ke dalam bakteri inang dan DNA ini berfungsi sebagai elemen genetik dalam mereplikasi faga tersebut.  Hal ini diperlihatkan dari sebagian besar fosfor radioaktif terdeteksi didalam sel daripada larutan sekitarnya yang mengindikasikan bahwa DNA faga pasti telah masuk kedalam bakteri yang diinfeksinya, dan berkembang mereplikasi diri.

Dari percobaan ini semakin terlihat bahwa protein tidak masuk ke dalam bakteri ketika infeksi terjadi, bahkan sebaliknya hanya DNA yang masuk ke dalam bakteri dan melakukan replikasi, sehingga Hershey dan Chase menyimpulkan bahwa protein bukanlah materi genetik, tetapi DNA adalah materi genetik. Padahal Hershey dan Chase adalah termasuk ilmuwan yang mendukung gen adalah protein, namun fakta lapangan/ bukti empiris hasil penelitiannya memperlihatkan sebaliknya.  Akhirnya temuan Avery bahwa gen adalah DNA tidak terbantahkan.  Namun sampai akhir hayatnya Avery tidak pernah mendapatkan hadiah Nobel walaupun sempat beberapa kali dinominasikan sebagai calon peraih Nobel.

Sebelumnya pada tahun 1950 Erwin Chargaff seorang akhli biokimia tertarik dengan hasil temuan Oswald Avery yang menyimpulkan bahwa gen adalah DNA, sehingga ia melakukan penelitian terkait dengan asam nukleat (DNA) menggunakan teknik kromatografi. Chargaff menemukan bahwa persentase Adenin selalu hampir sama dengan Timin, dan Guanin hampir sama dengan Sitosin sehingga dikenal sebagai aturan atau hukum Chargaff (Anonimous, 2022b).  Temuan ini sebenarnya mengisyaratkan bahwa adenine yang jumlahnya sama dengan timin, dan guanine jumlahnya sama dengan sitosin adalah karena basa tersebut berpasangan, namun Chargaff tidak mengetahuinya pada waktu itu. Temuan Chargaff ini sangat membantu penemuan Watson dan Crick tentang struktur heliks ganda DNA pada tahun 1953.  Temuan Chargaff lainnya adalah bahwa komposisi DNA bervariasi antar spesies, khususnya dalam jumlah relative basa adenine, guanine, timin dan sitosin. Keadaan ini menunjukkan bahwa tiap jenis/spesies organisme mempunyai kode sendiri yang tersimpan pada DNA-nya.  Sebenarnya temuan Chargaff ini mendukung temuan Avery bahwa gen adalah DNA.

Pada tahun 1953 James Watson dan Francis Crick mempublikasikan penemuannya tentang struktur 3 dimensi (3 D) DNA pada jurnal Nature dengan judul “ A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid”, demikian juga Maurice Wilkin dan Alex Stokes mempublikasikan pada jurnal yang sama dengan judul “Molecular structure of deoxypentose nucleic acids”. Publikasi ketiga berjudul “Molecular configuration in sodium thymonucleat” pada jurnal yang sama ditulis oleh Rosalind Franklin dan Raymond Gosling (Hernandez, 2019b).  Ketiga paper ini intinya berisikan tentang struktur dari DNA.  Dari ketiga paper ini memang Watson dan Crick menyajikan pemodelan struktur DNA yang berbentuk double helix secara lebih akurat walaupun mereka melakukannya berdasarkan hasil fotografi kristalogi hasil Franklin dan informasi dari temuan-temuan peneliti lainnya seperti Erwin Chargaff yang menyatakan jumlah basa adenine sama dengan basa timin, dan basa guanine sama dengan sitosin yang mengindikasikan kedua basa yang sama jumlahnya adalah berpasangan. Akhirnya Watson dan Crick diidentikkan sebagai penemu struktur DNA (Hernandez, 2019b).  

Penemuan Watson dan Crick tentang struktur doble helix DNA ini merupakan temuan yang fenomenal. Pada tahun 1962 akhirnya panitia Nobel memberikan hadiah Nobel kepada James Watson, Francis Crick, dan Maurice Wilkin (Anonimous, 2022l).  Sedangkan Rosalind Franklin tidak termasuk karena telah wafat pada tahun 1958.  Penemuan struktur DNA ini dianggap penemuan terbesar yang memiliki dampak signifikan antara lain untuk mengetahui kode genetik tiap organisme, dan dapat memodifikasi kode genetik berbagai organisme untuk berbagai kepentingan.

Setelah diketahui begitu pentingnya DNA dalam menentukan keberlangsungan kehidupan, semakin banyak para ilmuwan melakukan riset terkait dengan DNA.  Arthur Kornber salah satu ilmuwan biokimia asal Amerika yang tertarik untuk mengetahui proses terbentuknya DNA dan RNA termasuk peranan dari enzim yang mengarahkan proses tersebut. Oleh karena itu pada tahun 1950-an Kornberg mempelajari biosintetis asam nukleat khususnya DNA.  Setelah menjelaskan langkah-langkah utama dalam jalur sintetis nukleotida pirimidin dan purin, pada tahun 1956 ia menemukan enzim DNA polymerase yang merakit blok bangunan menjadi DNA (Anonimous, 2022c,d).  Enzim ini membuat DNA yang tepat secara genetik dan sangat penting dalam replikasi, perbaikan dan penataan ulang DNA.  Beliau juga menemukan banyak enzim lain dari metabolism DNA yang bertanggung jawab atas awal dan pemanjangan rantai DNA dan kromosom.  Enzim lain ini merupakan salah satu dasar dari penemuan DNA rekombinan yang memicu munculnya revolusi bioteknologi (Anonimous, 2022c,d).

Dari temuan Arthur Kornberg tentang enzim yang berperan dalam pembentukan DNA, proses awal dan pemanjangan rantai DNA, dalam replikasi, perbaikan dan penataan ulang DNA, maka berkembanglah teknologi rekayasa genetik. Sementara itu Werner Arber melakukan penelitian pada tahun 1960-an dan menemukan enzim restriksi yang terkait dengan fenomena pembatasan berkembangnya bakteriofaga yang dikendalikan oleh inangnya dimana dalam proses ini terjadi perubahan dalam DNA virus (bakteriofaga) tersebut.  Arber menunjukkan bahwa fenomena tersebut dapat dibagi menjadi dua komponen: restriksi dalam pemecahan DNA dan modifikasi dalam perubahan/metilasi DNA yang mencegah restriksi (Anonimous, 2022e,f). Sementara itu Hamilton Smith  pada tahun 1970-an menemukan enzim restriksi dari bakteri Heamophilus influenzae dan mekanisme kerjanya. Enzim restriksi dari Haemophilus influenzae mendegradasi DNA asing menjadi fragmen besar, berukuran sekitar 1000 pasangan basa.  Enzim restriksi mengenali urutan pasangan basa simetris tertentu dan memotong DNA di mana pun urutan ini terjadi (Anonimous, 2022e,f).  

Sedangkan Daniel Nathan yang bekerja dengan Smith berperan dalam memelopori penerapan enzim restriksi untuk masalah genetika.  Nathans dalam eksperimennya pada tahun 1971 menggunakan DNA kecil dari virus simian, SV40. Ia menunjukkan bahwa enzim restriksi yang ditemukan oleh Smith membelah DNA SV40 menjadi 11 fragmen yang terdefinisi dengan baik. Hasil Nathan (1971) ini menjadi sumber inspirasi bagi para ilmuwan untuk mulai menggunakan enzim restriksi (Anonimous, 2022e,f). Selanjutnya Nathan menggambarkan pola pembelahan DNA SV40 yang diperoleh dengan dua enzim restriksi tambahan. Kemudian fragmen-fragmen yang diperoleh dari tiga pembelahan tersebut disusun peta genetik lengkap DNA SV40, yang pertama diperoleh dengan metode kimia. Pendekatan umum yang dirancang oleh Nathans untuk SV40 kemudian digunakan oleh ilmuwan lain untuk memetakan struktur DNA yang semakin kompleks. Peta DNA SV40 disempurnakan lebih lanjut oleh ilmuwan lain (Anonimous, 2022e,f)

Transfer gen dan Rekayasa Genetika

Dari temuan-temuan ini berkembanglah pembentukan DNA rekombinan, penyisipan gen atau transfer gen dari suatu organisme hidup ke organisme hidup lainnya. Hal ini dilakukan pertama kalinya oleh Stanley Cohen (imuwan akhli genetika dari Amerika Serikat) dan Herbert Boyer sebagai dasar ditemukannya teknik rekayasa genetik. Pada 1973 Cohen, Chang, Boyer dan Hellling mempublikasikan hasil penelitiannya tentang pengembangan metoda penggabungan dan transplantasi gen pada bakteri E. coli (Cohen, et al 1973; Wikipedia, 2022c).  Percobaan selanjutnya mentransfer gen plasmid Staphylococcus sp ke bakteri E. coli yang menunjukkan bahwa gen dapat ditransfer antar spesies dan berhasil mengekpresikan sifat gen yang ditransfer tersebut (Chang et al 1974).  Penemuan ini dianggap sebagai tonggak dalam penegembangan metode untuk menggabungkan dan sekaligus juga mentransplantasikan gen pada antar spesies.  

Jadi bukan hanya plasmid yang berbeda dari E. Coli yang berhasil digabungkan dan dimasukkan kembali ke dalam sel E. Coli, namun juga dapat mentransplantasikan gen plasmid bakteri Streptococcus kepada E.Coli (antar spesies), dan sel-sel tersebut tidak hanya  mereplikasikan/ memperbanyak diri  tetapi juga meneruskan informasi dari gen baru yang ditransplantasikan tersebut. Dari sinilah ilmu rekayasa genetik mulai berkembang sehingga membuka peluang untuk memanipulasi gen dari suatu sel makhluk hidup yang akan membuka jalan berkembangnya teknologi DNA rekombinan. Penemuan Cohen dan Timnya  menandakan lahirnya era rekayasa genetika antara lain peranan plasmid bakteri dalam proses rekayasa genetika sehingga membuka peluang baru untuk menemukan dan memanipulasi serta menyelidiki genetika sel dan DNA rekombinan (Wikipedia 2022c). Dengan berbagai temuannya ini Cohen meraih banyak penghargaan prestisius dibidang sain terkait dengan rekayasa genetik dan bioteknologi walaupun tidak sempat mendapat hadiah Nobel.

Dengan menggunakan metodologi DNA rekombinan, para saintis dapat menciptakan DNA baru dari materi genetik asalnya.  Pada tahun 1972 Paul Berg seorang ahli biokimia Amerika dan Timnya berhasil membuat DNA rekombinan pertama dengan menggabungkan DNA virus monyet/kera Simian SV40 dengan virus lambda (Jackson et al, 1972).  Dalam hal ini Paul Berg adalah orang pertama yang menciptakan molekul DNA rekombinan dimana molekul DNA aslinya suatu organisme mengandung bagian DNA dari organisme/spesies lain (Anonimous, 2022m). Temuan Paul Berg ini sangat bermanfaat dalam pengembangan ilmu rekayasa genetika sehingga pada tahun 1980 Paul Berg mendapatkan hadiah Nobel (Anonimous, 2022m). Berg mengembangkan metode untuk membelah molekul DNA di lokasi yang dipilih dan menempelkan segmen molekul ke DNA virus atau plasmid, yang kemudian bisa masuk ke sel bakteri atau hewan. DNA asing dimasukkan ke dalam inang dan menyebabkan sintesis protein yang sesuai dengan gen yang dibawanya.

GMO (genetically modified organism) adalah sebutan untuk organisme yang dihasilkan melalui proses rekayasa genetik, kadang disebut juga sebagai organisme transgenik.  Organisme transgenik pertama adalah bakteri E. Coli yang telah dimasukkan gen resistentsi antibiotik ke dalam plasmid bakteri tersebut oleh Herbert Boyer dan Stanley Cohen pada tahun 1973 (Cohan et al, 1973; Wikipedia, 2022c; Anonimous, 2017).  Sedangkan hewan transgenik pertama diciptakan pada tahun 1974 oleh Rudolf Jaenisch dengan memasukkan DNA retrovirus  pada embrio tikus (Jaenisch and Mintz, 1974; Wikipedia, 2022g). Kemudian pada tahun 1978 berhasil diproduksi insulin manusia dari Bakteri rekayasa genetik sebagai salah satu hasil praktis paling awal dari teknologi rekombinan dimana strain bakteri tersebut telah disisipi gen untuk memproduksi hormon insulin mamalia.

Pada tahun 1977 ilmuwan ternama Fredrick Sanger (peraih dua hadiah Nobel dibidang kimia) dengan temuannya berupa metode baru untuk menentukan urutan nukleotida dalam DNA. Teknik ini telah berhasil mengurutkan nukleutida atau genom dari bakteriofaga (virus bakteri) sederhana Phi-X174 dengan 5.386 nuklotida (Sanger, et al 1977).  Ini merupakan organisme pertama yang berhasil diurutkan genomnya. Kemudian pada tahun 1982 diikuti oleh pengurutan genom dari virus bakteri yang lebih kompleks yaitu bakteriofaga lambda dengan 48.502 nukleotida (Walker, 2014).  Metoda pengurutan nukleotida dari Sanger et al (1977) ini menjadi temuan yang luar biasa karena sangat berperan dalam mengungkap genom dari berbagai organisme/ makhluk hidup baik hewan, tumbuhan, manusia maupun mikroorganisme.  Temuan sekuen Sanger (Sanger Sequence) ini juga telah membawa terpetakannya genom manusia pada tahun 2000.

Untuk kebutuhan pengurutan DNA yang lebih panjang dengan volume yang lebih tinggi/ skala besar, telah dikembangkan metode “The Next Generation Squencing” (Wikipedia, 2022e). Alur kerja sekuensing Sanger ini melibatkan penguatan sekuens dengan PCR (Polimerase Chain Reaction). Metode pengurutan Sanger ini yang paling umum digunakan dengan akurasi 99,99%, dan paling cocok untuk proyek pengurutan yang ditargetkan dengan output menengah hingga rendah. Untuk teknologi output yang lebih tinggi sebaiknya menggunakan The Next Generation Squencing (Wikipedia 2022e; Shendure, 2008).  Temuan ini telah membawa perkembangan  ilmu biologi sintetis yang semakin maju dan revolusi dibidang biologi. Oleh karenanya panitia Nobel di Swedia pada tahun 1980 memberikan hadiah Nobel kepada Sanger, Paul Berg, dan Gilbert dalam bidang Kimia (Anonimous, 2022g).

Pada tahun 1988 (Saiki et al, 1988) menemukan teknik amplifikasi DNA dengan reaksi berantai polymerase atau dikenal dengan nama PCR (Polimerase Chains Reaction) menggunakan enzim polymerase yang diisolasi dari Thermus aquaticus.  Teknologi ini memudahkan dalam proses perakitan DNA yang secara signifikan meningkatkan spesifisitas, sensitivitas, dan panjang segmen DNA yang dapat diamplifikasi hingga 2000 pasangan basa.

Peneliian DNA semakin berkembang karena memegang peranan penting dalam kehidupan makhluk hidup/organisme. Apalagi setelah Sanger et al (1977) mengembangkan metoda sekuensing DNA dan berhasil menganalisis urutan pasangan basa lengkap yang menyusun DNA dari suatu bakterifaga phi X174. Ini merupakan genom DNA pertama yang berhasil diurutkan/ disekuen. Selanjutnya banyak ilmuwan melakukan sekuensing DNA dari berbagai organisme untuk mengetahui genomnya. Pada tahun 1995 (Fleischmann, et al 1995) mengembangkan metoda sekuensing DNA/ teknologi pengurutan DNA (WGS/Whole Genom Shortgun) berbasiskan Sanger sekuensing yang jauh lebih cepat dan lebih murah sehingga sangat membantu dalam mengungkap genom berbagai makhluk hidup yang dimulai dengan genom bakteri Haemophilus influenza sehingga urutan pasangan basa DNA dari genom berbagai organisme dapat diungkapkan.  Selain Haemophilus influenza yang berhasil dilakukan sekuensing urutan genom lengkapnya sebagai organisme seluler lengkap pertama dengan 1815 gen (Fleischmann et al, 1995), juga Mycoplasma genitalium dengan 580.070 pasangan basa/ nukleutida dan sekitar 470 gen (Fraser et al. 1995).  .

PERKEMBANGAN DI ERA ABAD KE 21 (2001-2021)

Biologi Sintetis Menuju Penciptaan Organisme Sintetis dan Revolusi Bio

Dengan terungkapnya urutan nukleotida dari DNA suatu organisme maka dapat dibuatkan DNA sintetisnya meniru urutan basa nukleotida tersebut sehingga dapat berkembang mereplikasikan diri ketika dimasukkan ke dalam organisme lain yang telah dikosogkan DNA nya seperti yang dilakukan Gibson et al (2010) pada Mycoplasma mycoides, dan juga pada bakteri E. coli yang telah dikosongkan DNA-nya (Fredens et al, 2019). Temuan ini telah membawa perkembangan  ilmu biologi sintetis yang semakin maju dan revolusi dibidang biologi.  Dengan teknik sekuensing Whole Genom Shortgun yang dikembangkan ini (Fleischmann et al 1995), urutan genom manusia juga berhasil dipetakan pada tahun 2001 (Venter, et al 2015). Data urutan genom dari berbagai organisme ini menjadi sangat penting untuk berbagai keperluan penelitian termasuk dalam mempelajari kehidupan organisme tersebut menggunakan genom sintetis yang dibuat secara kimia sehingga berkembangnya ilmu biologi sintetis.

Setelah mengetahui susunan genom dari suatu organisme, para ilmuwan terus melakukan penelitian untuk memahami fungsi molecular dan fungsi biologis lainnya dari berbagai gen dalam sel. Oleh karena itu ilmuwan mencoba membuat DNA sintetis/ tiruan dari organisme yang telah berhasil diketahui sekuen urutan nukleotida dari DNA-nya. Pada tahun 2002, para ilmuwan di Amerika Serikat mensintesis genom virus untuk pertama kalinya yang dilakukan oleh  Cello dkk (2002) dengan mensintesis DNA meniru DNA asli dari virus polio yang telah berhasil dipetakan urutan pasangan basanya.  Virus polio sintetis ini ternyata dapat  berkembangbiak seperti virus alaminya.  

Gibson et al (2008a) berhasil mensintesa 582.970 pasangan basa genom Mycoplasma genitalium yang diberinama M. genitalium JCVI-1.0 berisi semua gen tipe liar M. genitalium G37 kecuali MG408. Genom sintetis lengkap ini dirakit dengan cloning rekombinasi dari 6 fragment DNA yang tumpang tindih transformasi dalam ragi Saccharomyces cerevisiae, yang kemudian diisolasi dan diurutkan dan akhirnya diperoleh klon dengan urutan yang benar.  Dalam penelitian lainnya, Gibson et al (2008b) melakukan perakitan genom sintetis yang lebih luas dari 25 fragment DNA yang tumpang tindih dalam ragi Saccharomyces cerevisiae.  Penggunaan S. cerevisiae ini sangat menyederhanakan perakitan molekul DNA besar membentuk genom M. genitalium sintetik lengkap dari fragmen sintetis. Selanjutnya Lartigue et al (2009) mensintesis, merakit dan mengkloning DNA bakteri Mycoplasma mycoides dalam ragi .  Karas et al (2013) juga berhasil melakukan transfer genom lengkap dari bakteri ke ragi. Untuk menghasilkan sel bakteri sintetis tersebut, genom yang diklon pada ragi tersebut ditransfer ke sitoplasma reseptif, dalam hal ini Mycoplasma capricolum yang telah dikosongkan DNA-nya sehingga terbentuk sel Mycoplasma mycoides baru/sintetik. Akhirnya Gibson et al (2010) berhasil menciptakan perakitan pasangan 1,08 mega basa genom Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0 mulai dari informasi urutan genom digital dan transplantasi ke dalam sel penerima M. capricolum yang DNA aslinya telah dikosongkan untuk membuat sel M. mycoides baru yang dikendalikan hanya oleh kromosom sintetik. Sel-sel baru memiliki sifat fenotipik yang diharapkan dan mampu mereplikasi diri secara terus menerus.

Sebagaimana diketahui bahwa Mycoplasma ini adalah sel yang paling sederhana yang dapat tumbuh secara otonom. Namun diketahui banyak gen yang tidak esensial untuk pertumbuhan dilaboratorium.  Hal ini mengindikasikan bahwa dimungkinkan untuk menghasilkan sel hidup (dengan genom minimal) yang lebih sederhana dari Mycoplasma alami tersebut.  Hutchison et al (2016) dari JCVI (John Craig Venter Institute) dalam suatu penelitiannya berhasil menciptakan/ mensintesis sel sintetis terkecil yang berfungsi yaitu genom bakteri minimal M. mycoides JCVI-syn3.0 yang berisi 531.560 pasangan basa (atau  531 kbp), dan 473 gen. JCVI-syn3.0 ini dapat berkembang biak dan menghasilkan koloni yang secara morfologi mirip dengan M. mycoides-syn1.0 yang memiliki 1079 kbp (Rugnetta, 2022).

Solly (2019) dan Fredens et al (2019) melaporkan penciptaan bakteri E. coli dengan genom sintetik sepenuhnya yang dilakukan oleh ilmuwan dari Laboratorium Biologi Molekular Medical Research Council Inggris.  Dalam hal ini para peneliti di Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK pada tahun 2019 telah berhasil mensntesa/ menciptakan bakteri Escherichia coli dengan DNA sintesis buatan.  DNA atau genom sintetik ini memiliki panjang 4 juta pasang basa atau sekitar 4 kali dari yang dibuat oleh Gibson el at (2010) pada bakteri sintetik M. mycoides.  E. coli sintetik ini hanya mengndung 61 kodon  bukan 64 kodon sebagaimana yang sering ditemukan dihampir semua makhluk hidup.  Namun bakteri sintetik ini dapat berfungsi seperti normal, hanya pertumbuhannya lebih lambat.  Temuan-temun mutakhir tentang DNA semakin mengarah kepada kemungkinan penciptaan organisme hidup dari unsur kimia yang digunakan untuk mensintesis DNA suatu organisme yang telah diketahui sequen DNA-nya. Suatu saat jika genom suatu organisme telah terpetakan, kemudian organisme tersebut musnah, maka selama data digital urutan genomnya tersimpan, akan sangat mungkin untuk diciptakan kembali organisme tersebut menggunakan ilmu biologi sintetis atau DNA sintetis mengikuti data urutan genom yang ada. Selanjutnya sudah mulai banyak peneletian yang mencoba menciptakan bakteri atau organisme menggunakan genom sintetik seperti yang dikemukakan Vennetz et al (2019),  Zimmer (2019) dan Zurich (2019.

Kemampuan ilmuwan untuk mensintesa DNA organisme seperti bakteri dan juga melakukan rekayasa genetik organisme alami seperti tanaman, hewan dan manusia untuk berbagai kepentingan (mengobati penyakit misalnya) semakin dipermudah dengan ditemukan dan dikuasainya teknik edit Gen CRISPR-Cas9 yang dikembangkan Doudna dan Carpentier (2014). Dalam hal ini pengeditan gen dapat dilakukan secara lebih mudah, lebih murah, lebih efisien dengan hasil lebih akurat.  Hal ini dapat dimanfaatkan untuk menciptakan bakteri tahan virus yang akan digunakan dalam industry biofarmasi seperti E. coli yang telah digunakan untuk membuat insulin dan senyawa medis/obat-obatan untuk mengobati kanker, multiple sclerosis, serangan jantung, dsb.  Demikian juga untuk menciptakan tanaman tahan penyakit, tahan kekeringan, meningkatkan produktivitas, meningkatkan proses fotosintesis, berumur genjah, dan lain sebagainya.

PENUTUP

Perkembangan Ilmu Pengetahuan Terjadi Secara Estafet dan Berkesinambungan

Dari uraian ini terlihat bahwa temuan-temuan ilmu pengetahuan tidaklah instan dan bukan hanya berasal dari pemikiran/ kerja keras satu orang saja, tetapi ilmu pengetahuan lahir dari temuan sejumlah saintis yang bekerja secara estafet dari satu penelitian ke penelitian lain, dari satu generasi ke generasi selanjutnya sambung menyambung pada kurun waktu yang berbeda, baik dikerjakan secara berkelompok besar maupun kelompok kecil yang independen pada institusi yang sama maupun berbeda, pada negara yang sama maupun berbeda dengan prinsip dan kaidah ilmiah standar/ baku yang sama-sama diakui.  Hasil temuannya harus disampaikan secara terbuka, siap untuk dikaji/diuji, ditelaah, dan dikritisi oleh ilmuwan ilmuwan lain atau dilakukan peer review.  Jika telah teruji kebenarannya dengan hasil yang konstan, baru dapat diakui/diterima bahkan dapat dinominasikan sebagai calon penerima penghargaan Nobel.

Apa yang diajukan sebagai temuan baru dalam ilmu pengetahuan/sains harus didasarkan oleh fakta lapangan atau laboratorium atau data empiris hasil observasi menggunakan metodologi penelitian yang baku dan valid. Apabila suatu penelitian terbaru menghasilkan temuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang bertentangan atau tidak sama dengan teori sebelumnya, maka para ilmuwan harus mau menerimanya dan memperbaharui teori yang lama.  Dengan cara seperti ini, dunia ilmu pengetahuan akan terus maju dan berkembang dengan melahirkan berbagai temuan mutakhir secara berkelanjutan/ terus-menerus sesuai dengan yang dikemukakan Al Faridz (2018).  Pada tahun 1910-an dimana para ilmuwan saat itu mengakui bahwa gen adalah protein bukan DNA, kemudian pada tahun 1944 Oswald Avery melalui serangkaian penelitiannya menemukan bukti bahwa gen adalah DNA, namun sebagian besar ilmuwan saat itu tidak mengakui temuan Avery. Baru pada tahun 1952 setelah dikonfirmasi ulang oleh Alfred Hershey dan Martha Chase melalui penelitiannya yang menyimpulkan bahwa gen adalah DNA, akhirnya diakui bahwa gen adalah DNA sehingga kesalahan yang terjadi selama lebih dari 30 tahun diperbaiki.

KEPUSTAKAAN

1. Alfred, R. 2018. https://www.wired.com/2010/02/0208gregor-mendel-reads-paper/ . diakses tgl 29 Maret 2022

2. Al Faridz, Azhar Fahd. 2018.  Perjalanan Menjawab Misteri Pewarisan Sifat. https://www.zenius.net/blog/sejarah-penemuan-dna  diakses tgl 14 April 2022

3. Anonimous, 2017. Historical Biography. https://www.sciencehistory.org/historical-profile/herbert-w-boyer-and-stanley-n-cohen   diakses tgl 11 Mei 2022.

4. Anonimous, 2022a. Phoebus Levene.  https://www.britannica.com/biography/Phoebus-Levene  diakses tgl 29 Maret 2022.

5. Aninimous  2022b. Erwin Chargaff.  https://en.wikipedia.org/wiki/Erwin_Chargaff . diakses tgl 29 Maret 2022.

6. Anonimous 2022c. Arthur Kornberg – Biographical. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2022. Sun. 24 Apr 2022. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1959/kornberg/biographical/

7. Anonimous 2022d.  Arthur Kornberg – Facts. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2022. Mon. 25 Apr 2022. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1959/kornberg/facts/ 

8. Anonimous, 2022e. MLA style: The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1978. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2022. Thu. 28 Apr 2022. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1978/summary/ . The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1978 was awarded jointly to Werner Arber, Daniel Nathans and Hamilton O. Smith "for the discovery of restriction enzymes and their application to problems of molecular genetics."

9. Anonimous 2022f. MLA style: Press release. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2022. Wed. 27 Apr 2022. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1978/press-release/ . The Nobel Assembly of Karolinska Institutet has decided to award the Nobel Prize in Physiology or Medicine for 1978 jointly to Werner Arber, Dan Nathans and Hamilton Smith.

10. Anonimous 2022g. Nobel Prize in Chemistry 1980. https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1980/press-release/ diakses tgl 6 Mei 2022

11. Anonimous, 2022h. Press release. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2022. Fri. 6 May 2022. https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1980/press-release/ 

12. Anonimous, 2022i. Kary B. Mullis – Facts. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2022. Fri. 6 May 2022. https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1993/mullis/facts/ 

13. Anonimous, 2022j.  http://www.genomenewsnetwork.org/resources/timeline/1902_Boveri_Sutton.php  diakses tgl 15 April 2022

14. Anonimous, 2022k. Thomas Hunt Morgan. Biographical. Thomas H. Morgan – Biographical. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2022. Tue. 10 May 2022. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1933/morgan/biographical/  diakses tgl 11 Mei 2022

15. Anonimous, 2022l. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1962. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2022. Wed. 11 May 2022. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1962/summary/  diakses tgl 11 Mei 2022

16. Anonimous, 2022m. Paul Berg – Facts. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2022. Tue. 10 May 2022. https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1980/berg/facts/ diakses tgl 11 Mei 2022

17. Al Faridz, Azhar Fahd. 2018. Perjalanan menjawab misteri pewarisan sifat.  https://www.zenius.net/blog/sejarah-penemuan-dna diakses tgl 14 Februari 2022.

18. Avery. O. T., MacLeod Colin M,  And McCarty Maclyn. 1944. Studies On The Chemical Nature Of The Substance Inducing Transformation Of Pneumococcal Types: Induction Of Transformation By A Desoxyribonucleic Acid Fraction Isolated  from Pneumococcus Type III.  Journal of Experimental Medicine. 79 (2): 137–158. PMID 19871359 DOI: 10.1084/Jem.79.2.137

19. Baltzer, F (May 1964). "Theodor Boveri". Science. 144 (3620): 809–15. Bibcode:1964Sci...144..809B. doi:10.1126/science.144.3620.809. PMID 14149391.

20. Benders GA, Noskov VN, Denisova EA, Lartigue C, Gibson DG, Assad-Garcia N, Chuang RY, Carrera W, Moodie M, Algire MA, Phan Q, Alperovich N, Vashee S, Merryman C, Venter JC, et al. 2010. Cloning whole bacterial genomes in yeast. Nucleic Acids Research. 38: 2558-69. PMID 20211840 DOI: 10.1093/Nar/Gkq119. 2010

21. Cello J, Paul AV, Wimmer E.2002.  Chemical synthesis of poliovirus cDNA: generation of infectious virus in the absence of natural template. Science. 2002;297(5583):1016–8. 10.1126/science.1072266

22. Chang, Annie C. Y.; Cohen, Stanley N. (1974). "Genome Construction Between Bacterial Species In Vitro: Replication and Expression of Staphylococcus Plasmid Genes in Escherichia coli". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 71 (4): 1030–1034. Bibcode:1974PNAS...71.1030C. doi:10.1073/pnas.71.4.1030. PMC 388155. PMID 4598290.

23. Cohen SN, Chang AC, Boyer HW, Helling RB (1973). "Construction of biologically functional bacterial plasmids in vitro". Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 70 (11): 3240–3244. Bibcode:1973PNAS...70.3240C. doi:10.1073/pnas.70.11.3240. PMC 427208. PMID 4594039.

24. Doudna. Jennifer A. And Emmanuelle Charpentier. 2014. The new frontier of genome engineering with CRISPR-Cas9. CRISPR-cas: A revolution in genome engineering. Science • 28 Nov 2014 • Vol 346, Issue 6213 • DOI: 10.1126/science.1258096

25. Dunn, P.P. diakses 29 Maret 2022.  Gregor Mendel, OSA (1822–1884), founder of scientific genetics. https://fn.bmj.com/content/88/6/F537 diakses tgl 29 Maret 2022.

26. Editor Encyclopedia Britannica. 2022a. Friedrich Miescher. https://www-britannica-com.translate.goog/biography/Friedrich-Miescher . diaskses tgl 29 Maret 2022

27. Editor Encyclopedia Britannica 2022b. Hugo de Vries.  https://www.britannica.com/science/mutation-theory . diakses tgl 30 Maret 2022.

28. Fleischmann RD, Adams MD, White O, Clayton RA, Kirkness EF, Kerlavage AR, et al. Whole-genome random sequencing and assembly of Haemophilus influenzae Rd. Science 1995;269:496 –512.

29. Fraser, C.M., Gocayne, J.D., White, O., Adams, M.D., Clayton, R.A., et al. (1995). The minimal gene complement of Mycoplasma genitalium.  Science 270, 397-403.

30. Fry, Michael. “Chapter 4 – Hershey and Chase Clinched the role of DNA as Genetic Material: Phage Studies Propelled the Birth of Molecular Biology.” In Landmark Experiments in Molecular Biology, 111–42. Cambridge: Academic Press, 2016.

31. Fredens, Julius, Kaihang Wang#1,2, Daniel de la Torre#1, Louise F. H. Funke#1, Wesley E. Robertson#1, Yonka Christova1, Tiongsun Chia1, Wolfgang H. Schmied1, Daniel Dunkelmann1, Vaclav Beranek1, Chayasith Uttamapinant1,3, Andres Gonzalez Llamazares1, Thomas S. Elliott1, Jason W. Chin1,* 2019.  Total synthesis of Escherichia coli with a recoded genome.  Nature. 2019 May 01; 569(7757): 514–518. doi:10.1038/s41586-019-1192-5

32. Gibson DG, Benders GA, Axelrod KC, Zaveri J, Algire MA, Moodie M, Montague MG, Venter JC, Smith HO, Hutchison CA. 2008b. One-step assembly in yeast of 25 overlapping DNA fragments to form a complete synthetic Mycoplasma genitalium genome. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105: 20404-9. PMID 19073939 DOI: 10.1073/Pnas.0811011106. 2008

33. Gibson, Daniel G., John I. Glass, Carole Lartigue, Vladimir N. Noskov, Ray-Yuan Chuang, Mikkel A. Algire, Gwynedd A. Benders, Michael G. Montague, Li Ma, Monzia M. Moodie, Chuck Merryman, Sanjay Vashee, Radha Krishnakumar, Nacyra Assad-Garcia, Cynthia Andrews-Pfannkoch, Evgeniya A. Denisova, Lei Young, Zhi-Qing Qi, Thomas H. Segall-Shapiro, Christopher H. Calvey, Prashanth P. Parmar, Clyde A. Hutchison, Hamilton O. Smith, J. Craig Venter. 2010. Creation of a bacterial cell controlled by a chemically synthesized genome. Science 20 May 2010 • Vol 329, Issue 5987 • pp. 52-56 • DOI: 10.1126/science.1190719 .

34. Gibson DG, Benders GA, Andrews-Pfannkoch C, Denisova EA, Baden-Tillson H, Zaveri J, Stockwell TB, Brownley A, Thomas DW, Algire MA, Merryman C, Young L, Noskov VN, Glass JI, Venter JC, Hutchison CA, Smith HO. 2008a. "Complete chemical synthesis, assembly, and cloning of a Mycoplasma genitalium genome". Science. 319 (5867): 1215–20. Bibcode:2008Sci...319.1215G. doi:10.1126/science.1151721. PMID 18218864. S2CID 8190996

35. Hernandez, V. 2019a. The Hershey-Chase Experiments (1952), by Alfred Hershey and Martha Chase. https://embryo.asu.edu/pages/hershey-chase-experiments-1952-alfred-hershey-and-martha-chase   diakses tgl 9 Mei 2022

36. Hernandez, V, 2019b. "Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid” (1953), by James Watson and Francis Crick". Embryo Project Encyclopedia (2019-10-31). ISSN: 1940-5030 http://embryo.asu.edu/handle/10776/13134.

37. Hershey, Alfred D., and Martha Chase. “Independent Functions of Viral Protein and Nucleic Acid in Growth of Bacteriophage” The Journal of General Physiology 36 (1952): 39–56.

38. Hutchison CA, Chuang RY, Noskov VN, Assad-Garcia N, Deerinck TJ, Ellisman MH, Gill J, Kannan K, Karas BJ, Ma L, Pelletier JF, Qi ZQ, Richter RA, Strychalski EA, Sun L,Venter JC, et al. 2016. Design and synthesis of a minimal bacterial genome. Science (New York, N.Y.). 351: aad6253. PMID 27013737 DOI: 10.1126/Science.Aad6253 .2016.

39. Jackson DA, Symons RH, Berg P. 1972. Biochemical method for inserting new genetic information into DNA of Simian Virus 40: circular SV40 DNA molecules containing lambda phage genes and the galactose operon of Escherichia coli. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 69: 2904-9. PMID 4342968 DOI: 10.1073/Pnas.69.10.2904

40. Jaenisch R, Mintz B (1974). "Simian virus 50 DNA sequences in DNA of healthy adult mice derived from preimplantation blastocysts injected with viral DNA". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 71 (4): 1250–1254. Bibcode:1974PNAS...71.1250J. doi:10.1073/pnas.71.4.1250. PMC 388203. PMID 4364530

41. Karas BJ, Jablanovic J, Sun L, Ma L, Goldgof GM, Stam J, Ramon A, Manary MJ, Winzeler EA, Venter JC, Weyman PD, Gibson DG, Glass JI, Hutchison CA, Smith HO, et al. 2013. Direct transfer of whole genomes from bacteria to yeast. Nature Methods. 10: 410-2. PMID 23542886 DOI: 10.1038/Nmeth.2433. 2013.

42. Lartigue C, Vashee S, Algire MA, Chuang RY, Benders GA, Ma L, Noskov VN, Denisova EA, Gibson DG, Assad-Garcia N, Alperovich N, Thomas DW, Merryman C, Hutchison CA, Smith HO, Venter JC, and Kaca J.I. 2009. Creating bacterial strains from genomes that have been cloned and engineered in yeast. Science (New York, N.Y.). 325: 1693-6. PMID 19696314 DOI: 10.1126/Science.1173759. 2009

43. McCarty, Maclyn (2003). "Discovering genes are made of DNA". Nature. 421 (6921): 406. Bibcode:2003Natur.421..406M. doi:10.1038/nature01398. PMID 12540908. S2CID 4335285.

44. Rugnetta, M. 2022. Synthetic Biology. diakses Tgl 9 Maret 2022. https://www.britannica.com/science/synthetic-biology diakses tgl 9 Maret 2022.

45. Saiki RK, Gelfand DH, Stoffel S, Scharf SJ, Higuchi R, Horn GT, Mullis KB, Erlich HA (1988). "Primer-directed enzymatic amplification of DNA with a thermostable DNA polymerase". Science. 239 (4839): 487–491. doi:10.1126/science.239.4839.487. PMID 2448875.

46. Sanger. F., S. Nicklen, and A. R. Coulson. 1977. DNA sequencing with chain-terminating inhibitors. Proc Natl Acad Sci U S A. 1977 Dec; 74(12): 5463–5467. doi: 10.1073/pnas.74.12.5463

47. Sanger F., et al.,1977.  Nucleotide sequence of bacteriophage phi X174 DNA. Nature 265, 687 (1977).

48. Shendure J, Ji H (October 2008). "Next-generation DNA sequencing". Nature Biotechnology. 26 (10): 1135–1145. doi:10.1038/nbt1486. PMID 18846087. S2CID 6384349.

49. Smith HO, Hutchison CA, Pfannkoch C, Venter JC (December 2003). "Generating a synthetic genome by whole genome assembly: phiX174 bacteriophage from synthetic oligonucleotides". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 100 (26): 15440–5. Bibcode:2003PNAS..10015440S. doi:10.1073/pnas.2237126100. PMC 307586. PMID 14657399

50. Solly Meilan. 2019. Scientists Create E. Coli Bacteria With Completely Synthetic Genome. Associate Editor, History. May 17, 2019. https://www.smithsonianmag.com/smart-news/scientists-create-e-coli-bacteria-completely-synthetic-genome-180972214/ . diakses tgl 18 April 2022.  

51. Szybalski W, Skalka A (November 1978). "Nobel prizes and restriction enzymes". Gene. 4 (3): 181–2. doi:10.1016/0378-1119(78)90016-1. PMID 744485.

52. Venetz, Jonathan E.; et al. (1 April 2019). "Chemical synthesis rewriting of a bacterial genome to achieve design flexibility and biological functionality". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 116 (16): 8070–8079. doi:10.1073/pnas.1818259116. PMC 6475421. PMID 30936302.

53. Venter, J. C, Hamilton O Smith, Mark D Adams. 2015. The Sequence of the Human Genome.  Clinical Chemistry, Volume 61, Issue 9, 1 September 2015, Pages 1207–1208.

54. Walker, J. 2014. Frederick Sanger (1918-2013). Nature. 505: 27. https://doi.org/10.1038/505027a diakses tgl 6 Mei 2022.

55. Wikipedia. 2022a. Albrecht Kossel.  https://en.wikipedia.org/wiki/Albrecht_Kossel . diakses tgl 29 Maret 2022.

56. Wikipedia 2022b. Wilhelm Johannsen.  https://id.wikipedia.org/wiki/Wilhelm_Johannsen . didiakses tgl 30 Maret 2022.

57. Wikipedia, 2022c. Stanley Norman Cohen. https://id.wikipedia.org/wiki/Stanley_Norman_Cohen  diakses 16 Februari 2022.

58. Wikipedia, 2022d. Kary Mullis.  https://en.wikipedia.org/wiki/Kary_Mullis   diakses tgl 6 Mei 2022

59. Wikipedia, 2022e. sanger Squencing. https://en.wikipedia.org/wiki/Sanger_sequencing  diakses tgl 6 Mei 2022

60. Wikipedia, 2022f. Oswald Avery. https://en.wikipedia.org/wiki/Oswald_Avery  diakses tgl 30 Maret 2022

61. Wikipedia, 2022g. Rudolf Jaenisch. https://en.wikipedia.org/wiki/Rudolf_Jaenisch  diakses tgl 30 Maret 2022.

62. Zimmer, Carl (15 May 2019). "Scientists Created Bacteria With a Synthetic Genome. Is This Artificial Life? - In a milestone for synthetic biology, colonies of E. coli thrive with DNA constructed from scratch by humans, not nature". The New York Times. Retrieved 16 May 2019.

63. Zurich, ETH (1 April 2019). "First bacterial genome created entirely with a computer". EurekAlert!. Retrieved 2 April 2019.

 

 


Write a Facebook Comment

Leave a Comments