Daftar isi
Umumnya, para ilmuwan menggunakan plasmid untuk memanipulasi ekspresi gen dalam sel target. Karakteristik seperti fleksibilitas, keserbagunaan, keamanan, dan efektivitas biaya memungkinkan ahli biologi molekuler untuk memanfaatkan plasmid secara luas di berbagai aplikasi.
Pengertian Plasmid
Plasmid adalah molekul DNA kecil, seringkali melingkar yang ditemukan pada bakteri dan sel lain. Plasmid terpisah dari kromosom bakteri dan bereplikasi secara independen. Mereka umumnya hanya membawa sejumlah kecil gen, terutama beberapa yang terkait dengan resistensi antibiotik. Plasmid dapat dilewatkan di antara sel bakteri yang berbeda.
Karakteristik Plasmid
Plasmid terutama ditemukan pada bakteri, tetapi juga ada secara alami di archaea dan eukariota seperti ragi dan tanaman. Di alam, plasmid memberikan satu atau lebih manfaat fungsional untuk inang seperti resistensi terhadap antibiotik, fungsi degradatif, dan/atau virulensi.
Semua plasmid alami mengandung asal replikasi (yang mengontrol kisaran inang dan jumlah salinan plasmid) dan biasanya mencakup gen yang menguntungkan untuk bertahan hidup, seperti gen resistensi antibiotik.
Sebaliknya, plasmid yang digunakan di laboratorium biasanya buatan dan dirancang untuk memasukkan DNA asing ke dalam sel lain. Minimal, plasmid buatan laboratorium memiliki asal replikasi, penanda seleksi, dan situs kloning.
Kemudahan dalam memodifikasi plasmid dan kemampuan plasmid untuk menggandakan diri di dalam sel menjadikannya alat yang menarik bagi ilmuwan kehidupan atau bioengineer.
Fungsi Plasmid
Plasmid memiliki banyak fungsi yang berbeda. Mereka mungkin mengandung gen yang meningkatkan kelangsungan hidup suatu organisme, baik dengan membunuh organisme lain atau dengan mempertahankan sel inang dengan memproduksi racun.
Beberapa plasmid memfasilitasi proses replikasi pada bakteri. Karena plasmid sangat kecil, mereka biasanya hanya mengandung beberapa gen dengan fungsi tertentu (berlawanan dengan sejumlah besar DNA noncoding).
Beberapa plasmid dapat hidup berdampingan dalam sel yang sama, masing-masing dengan fungsi yang berbeda. Fungsi-fungsi tersebut dirinci lebih lanjut di bagian “Jenis-Jenis Spesifik Plasmid” di bawah ini.
Klasifikasi Plasmid
Jenis Umum Plasmid, terbagi menjadi :
- Konjugatif dan Non-Konjugatif
- Ketidakcocokan
Jenis Pasmid Tertentu,terbagi menjadi :
- Kesuburan F-plasmid
- Plasmid Resistensi
- Plasmid Virulensi
- Plasmid Degradatif
- Kol Plasmid
Mekanisme penggunaan teknologi Plasmid
Manusia telah mengembangkan banyak kegunaan untuk plasmid dan telah menciptakan perangkat lunak untuk merekam urutan DNA plasmid untuk digunakan dalam berbagai teknik. Plasmid digunakan dalam rekayasa genetikauntuk memperkuat, atau menghasilkan banyak salinan, gen tertentu.
Dalam kloning molekuler, plasmid adalah jenis vektor. Vektor adalah urutan DNA yang dapat mengangkut materi genetik asing dari satu sel ke sel lain, di mana gen dapat diekspresikan dan direplikasi lebih lanjut.
Plasmid berguna dalam kloning segmen pendek DNA. Juga, plasmid dapat digunakan untuk mereplikasi protein, seperti protein yang mengkode insulin, dalam jumlah besar. Selain itu, plasmid sedang diselidiki sebagai cara untuk mentransfer gen ke dalam sel manusia sebagai bagian dari terapi gen. Sel mungkin kekurangan protein spesifik jika pasien memiliki kelainan herediter yang melibatkan mutasi gen. Memasukkan plasmid ke dalam DNA akan memungkinkan sel untuk mengekspresikan protein yang mereka kurangi.
Jenis Plasmid
Jenis Plasmid Umum
Konjugatif dan Non-Konjugatif
Ada banyak cara untuk mengklasifikasikan plasmid dari umum ke khusus. Salah satu caranya adalah dengan mengelompokkannya sebagai konjugatif atau non-konjugatif. Bakteri berkembang biak dengan cara konjugasi seksual, yaitu transfer materi genetik dari satu sel bakteri ke sel bakteri lainnya, baik melalui kontak langsung atau jembatan antara dua sel. Beberapa plasmid mengandung gen yang disebut gen transfer yang memfasilitasi awal konjugasi. Plasmid non-konjugatif tidak dapat memulai proses konjugasi, dan mereka hanya dapat ditransfer melalui konjugasi seksual dengan bantuan plasmid konjugatif.
Ketidakcocokan
Klasifikasi plasmid lainnya adalah berdasarkan kelompok inkompatibilitas. Dalam bakteri, plasmid yang berbeda hanya dapat terjadi bersama jika mereka kompatibel satu sama lain. Plasmid yang tidak cocok akan dikeluarkan dari sel bakteri. Plasmid tidak kompatibel jika mereka memiliki strategi reproduksi yang sama di dalam sel; ini memungkinkan plasmid untuk menghuni wilayah tertentu di dalamnya tanpa mengganggu plasmid lain.
Jenis Plasmid Tertentu
Ada lima jenis utama plasmid: plasmid F kesuburan, plasmid resistensi, plasmid virulensi, plasmid degradatif, dan plasmid Col.
Kesuburan F-plasmid
Plasmid kesuburan, juga dikenal sebagai F-plasmid, mengandung gen transfer yang memungkinkan gen ditransfer dari satu bakteri ke bakteri lain melalui konjugasi. Ini membentuk kategori luas plasmid konjugatif. F-plasmid adalah episom, yaitu plasmid yang dapat disisipkan ke dalam DNA kromosom. Bakteri yang memiliki plasmid F disebut F positif (F + ), dan bakteri yang tidak memiliki plasmid F disebut F negatif (F – ). Ketika bakteri F + berkonjugasi dengan bakteri F – , dua F + bakteri hasil. Hanya ada satu F-plasmid di setiap bakteri.
Plasmid Resistensi
Resistensi atau plasmid R mengandung gen yang membantu sel bakteri bertahan melawan faktor lingkungan seperti racun atau antibiotik. Beberapa plasmid resisten dapat mentransfer dirinya sendiri melalui konjugasi.
Ketika ini terjadi, strain bakteri dapat menjadi resisten terhadap antibiotik. Baru-baru ini, jenis bakteri yang menyebabkan infeksi menular seksual gonore telah menjadi sangat resisten terhadap kelas antibiotik yang disebut kuinolon sehingga antibiotik kelas baru, yang disebut sefalosporin, mulai direkomendasikan oleh Organisasi Kesehatan Dunia sebagai gantinya.
Bakteri bahkan mungkin menjadi resisten terhadap antibiotik ini dalam waktu lima tahun. Menurut NPR, penggunaan antibiotik yang berlebihan untuk mengobati infeksi lain, seperti infeksi saluran kemih, dapat menyebabkan proliferasi strain yang resistan terhadap obat.
Plasmid Virulensi
Ketika plasmid virulensi berada di dalam bakteri, bakteri tersebut berubah menjadi patogen, yang merupakan agen penyakit. Bakteri yang menyebabkan penyakit dapat dengan mudah menyebar dan bereplikasi di antara individu yang terkena.
Bakteri Escherichia coli (E. coli) memiliki beberapa plasmid virulensi. E. coli ditemukan secara alami di usus manusia dan hewan lain, tetapi jenis E. coli tertentu dapat menyebabkan diare dan muntah yang parah. Salmonella enterica adalah bakteri lain yang mengandung plasmid virulensi.
Plasmid Degradatif
Plasmid degradatif membantu bakteri inang untuk mencerna senyawa yang tidak umum ditemukan di alam, seperti kamper, xilena, toluena, dan asam salisilat. Plasmid ini mengandung gen untuk enzim khusus yang memecah senyawa tertentu. Plasmid degradatif bersifat konjugatif.
Kol Plasmid
Col plasmid mengandung gen yang membuat bakteriosin (juga dikenal sebagai colicins), yaitu protein yang membunuh bakteri lain dan dengan demikian mempertahankan bakteri inang. Bakteriosin ditemukan di banyak jenis bakteri termasuk E. coli , yang mendapatkannya dari plasmid ColE1.
Kesimpulan
Umumnya para ilmuwan menggunakan plasmid untuk memanipulasi ekspresi gen dalam sel target. Karakteristik seperti fleksibilitas, keserbagunaan, keamanan, dan efektivitas biaya memungkinkan ahli biologi molekuler untuk memanfaatkan plasmid secara luas di berbagai aplikasi.l
Menurut karakteristiknya, plasmid terbagi menjadi 2 jenis, umum dan tertentu. Yang mana hal tersebut mempengaruhi fungsi dari plasmid itu sendiri.
Beberapa penggunaan atau aplikasi plasmid, sudah digunakan pada beberapa penelitian oleh para ahli di banyak negara.