Sistem CRISPR-Cas9 sebagai Inovasi Rekayasa Genetika

https://www.pexels.com/

Seiring berkembangnya teknologi, terdapat banyak hal yang terkait dengan transformasi genetika . Rekayasa genetika merupakkan transfor informasi genetik dari satu organisme ke organisme lain. Hal inilah yang menjadi salah satu jenis bioteknologi kontemporer.

Dalam kebanyakan kasus, rekayasa genetika yang dapat disebut dengan rekayasa DNA yang dapat dilakukan secara in vitro terhadap DNA yang telah diisolasi dari sumbernya. DNA yang diekstrak biasanya sedikit dan ditemukan pada bagian genom atau kromosom, sehingga perlu dipilih dan diperbanyak melalui reaksi Polymerase chain (PCR).

Namun, seiring berjalannya waktu , didalam sel terjadi perubahan secara langsung, yaitu dengan menggunakan ulangan berjangka pada palindrom pendek berkelompok secara regular yang disebut dengan CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats) dan jasa enzim CAS9 (CRISPR Associated 9)

Sistem CRISPR/Cas9 merupakan komponen utama dari sistem kekebalan adaptif bakteri dan archae yang digunakan oleh mikroorganisme untuk merespon dan menghancurkan material genetic asing yang masuk ke dalam sel . Sistem ini digunakan untuk menstransfeksi sistem CRISPR/Cas 9 ke sel target dengan menggunakan DNA yang akan dimodifikasi menjadi target kerja dengan memanfaatkan mekanisme perbaikan pada sel alaminya.

Penemuan CRISPR/Cas9 merupakan penemuan terobosan dalam manipulasi fungsi gen dan rekombinasi protein. Fragment DNA atau plasmid virus dihidrolisis menjadi bagian kecil dan dimasukkan ke dalam lokus CRISPR di antara ulangan sekuen pendek (20pasang basa. Loci kemudian ditranskripsikan yang menghasilkan RNA-RNA kecil (crRNA). Sehingga, dapat berfungsi sebagai pegarah untuk target endonuclease untuk memasukkan DNA virus di dalam sel. Proses ini dilakukan berdasarkan kecocokan sekuen DNA dengan RNA yang dihasilkan oleh transkripsi.

Berdasarkan penelitian Hariyadi et.al. (2023) menunjukkan bahwa penerapan CRISPR/CAS9 efektif dalam penyusunan desain dan kontruksi guide RNA (gRNA) yang berbasis sekuen gen Xa13 pada tanaman padi (Oryza sativa) jenis Japonica dan Indica. Guide RNA (gRNA) terdiri dari dua puluh nukleotida dan dirancang untuk menargetkan sekuen spesifik pada gen Xa13.

Sedangkan, gen Xa13 merupakan resistensi resesif terhadap Xanthomonas oryzae pv.oryzae yang ditemukan pada beberapa varietas padi dan menyebabkan penyakit daun leher. Penggunaan CRISPR/Cas9 ini dapat menonaktifkan ekspresi gen Xa13, yang dapat meningkatkan ketahanan padi terhadap infeksi Xoo.

Pemilihan sekuen pada gRNA menggunakan Exon 1 dan Exon 2 dari gen Xa13 yang masing masing terdiri dari 20 nukleotida. Pada analisis CHOPCHOP didapatkan bahwa gRNA pada exon 1 memiliki efisiensi sebesar 52,51% dengan konten GC yaitu 70% sedangkan gRNA-exon 2 memiliki efisiensi sebesar 44,63% dengan konten GC yaitu 60%

Refrensi:

Hariyadi W A, Wafa A, Fanata W I D dan Addy H S. 2023. Design and construction of single guide RNA for CRISPR/Cas9 system based on the xa13 resistance gene in some varieties of rice (Oryza sativa). J.Trop.Plant Pests Dis. 23(1):47-55

Suhartono M T, Ismaya W T dan Retnoningrum D S. 2022. Biokimia Asam Nukleat. Heni C. Yogyakarta:Kanisius

Penulis: Isdiana Fitriyani