Sintesis gen buatan
Sintesis gen buatan (bahasa Inggris: artificial gene synthesis atau gene synthesis) adalah sekumpulan metode dalam biologi sintetis yang digunakan untuk membangun dan merangkai gen dari nukleotida secara de novo (dari awal) tanpa memerlukan DNA templat. Berbeda dengan sintesis DNA alami dalam sel hidup, metode ini memungkinkan pembuatan hampir semua urutan DNA di laboratorium. Sintesis gen buatan memungkinkan produksi secara efisien dari urutan nukleotida panjang, baik yang alami maupun yang tidak alami, termasuk urutan yang sulit diperoleh dari sumber alam.[1]
Metode
[sunting | sunting sumber]Sintesis gen buatan memungkinkan pembuatan urutan DNA yang mewakili satu atau lebih gen melalui dua tahap utama, yaitu sintesis oligonukleotida pendek melalui sintesis DNA fase padat (solid-phase DNA synthesis atau DNA printing)[2] dan perakitan fragmen-fragmen tersebut menjadi gen utuh menggunakan berbagai teknik perakitan DNA.[3] Salah satu tantangan awal sintesis gen adalah produksi urutan DNA panjang, karena gen dapat memiliki beberapa ratus hingga beberapa ribu pasangan basa, sedangkan teknologi oligonukleotida fase padat saat ini terbatas pada fragmen sekitar 200 nukleotida.[4]
Untuk mengatasi keterbatasan ini, digunakan dua metode utama yaitu Polymerase Cycling Assembly (PCA) dan sintesis gen berbasis ligasi. PCA memanfaatkan oligonukleotida yang saling tumpang tindih sepanjang gen, biasanya dengan tumpang tindih 20 sampai 30 pasangan basa. Oligonukleotida ini kemudian diperluas secara bertahap menggunakan polimerase, menghasilkan segmen DNA untai ganda yang membentuk bagian kecil dari gen. Proses ini diulang hingga seluruh gen tersusun, dan produk gen kemudian diamplifikasi dengan Reaksi berantai polimerase (PCR). Kesalahan yang muncul selama sintesis oligonukleotida atau perpanjangan polimerase dapat diperbaiki dengan enzim perbaikan DNA yang mengenali ketidakcocokan pasangan basa setelah proses re-annealing, kemudian diikuti PCA dan PCR untuk memperoleh produk gen yang benar.[5]
Metode sintesis gen berbasis ligasi menggunakan oligonukleotida yang mencakup seluruh urutan kedua untai DNA dan dihubungkan secara enzimatis. Metode ini memiliki tingkat kesalahan lebih rendah dibanding PCA, tetapi lebih terbatas pada gen pendek karena kompleksitas penggabungan oligonukleotida panjang.[5] Teknik ligasi meliputi shotgun ligation,[6] ligase chain reaction (LCR),[7] dan solid-support based ligation-mediated assembly, yang masing-masing menggunakan strategi berbeda untuk menggabungkan oligonukleotida menjadi gen utuh.[5] Selain PCA dan ligasi, metode lain yang digunakan termasuk Sequence- and Ligation-Independent Cloning (SLIC) atau perakitan in vivo dalam ragi Saccharomyces cerevisiae. Namun, PCA dan ligasi tetap menjadi metode dominan dalam sintesis gen buatan karena efisiensi dan fleksibilitasnya dalam menghasilkan hampir semua urutan DNA di laboratorium.[8]
Referensi
[sunting | sunting sumber]- ↑ Xeira, Daniel (2024-09-03). "Advancements in Artificial Gene Synthesis Technologies: Overcoming Challenges in DNA Production". Cell & Developmental Biology (dalam bahasa Inggris). 13 (5): 1–2. doi:10.35248/2168-9296.24.13.361. ISSN 2168-9296.
- ↑ Stein, Rob (2015-05-07). "DNA 'Printing' A Big Boon To Research, But Some Raise Concerns". NPR (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2025-11-01.
- ↑ From Genes to Genomes: Concepts and Applications of DNA Technology. (t.t). School of Advanced Study, University of London. Diakses secara daring dari https://modernlanguages.sas.ac.uk/sintegrateo/37439OX/boriginatel/15312OX834/from+genes+to+genomes+concepts+and+applications+of+dna+technology.pdf
- ↑ "A Brief Summary of Gene Synthesis and Its Applications". Bio Basic Canada (dalam bahasa Inggris). 2023-07-27. Diakses tanggal 2025-11-01.
- 1 2 3 ATDBio. "ATDBio - Nucleic Acids Book - Gene synthesis". ATDBio - Nucleic Acids Book (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2025-11-01.
- ↑ "Shotgun cloning | Research Starters | EBSCO Research". EBSCO (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2025-11-01.
- ↑ "Ligase Chain Reaction - an overview | ScienceDirect Topics". www.sciencedirect.com. Diakses tanggal 2025-11-01.
- ↑ "Sequence and Ligation Independent Cloning – Protein Expression and Purification Core Facility" (dalam bahasa Inggris (Britania)). Diakses tanggal 2025-11-01.