Escherichia coli

Proyek Genom: Escherichia coli

SEJARAH GENOME PROJECT Escherichia coli

Escherichia coli merupakan salah satu mikroorganisme pertama yang ditargetkan untuk sekuensing genom. Dengan proyek sekuensing genom Escherichia coli, dapat diketahui bagaiman jaringan regulasi mengatur gen untuk menghasilkan organisme hidup yang dinamis dan hubungan antara Escherichia coli dengan manusia dari fenotip yang beragam (Donnenberg, 2002).

Escherichia coli K-12 menjadi galur pertama dari Escherichia coli yang disarankan untuk disekuensing secara lengkap (Blattner, dkk., 1997). Proyek ini dimulai pertama kali pada tahun 1980an yang dimulai dengan pemetaan genom di laboratorium Dr. Frederick R. Blattner. Proyek ini sudah selesai dan hasil dari proyek ini sudah dipublikasikan pada tahun 1997 (Donnenberg, 2002).

Dengan berjalanannya waktu, semakin banyak galur dari Escherichia coli yang semakin disekuensing genomnya secara lengkap. Banyaknya Escherichia coli yang dipetakan secara lengkap dikarenakan Escherichia coli memiliki banyak kegunaan bagi hidup manusia, terutama dalam bidang rekayasa genetika sehingga menggugah banyak peneliti untuk memetakannya.

METODE SEKUENSING

Metode shotgun merupakan salah satu metode yang paling sering digunakan dalam sekuensing DNA skala besar. Besar yang disebutkan di sini mengacu pada jumlah pasang basa yang lebih dari 1000 pb. Metode shotgun memang sudah sering digunakan dalam sekuensing genom bakteri sederhana (Franca, dkk., 2002).

Capture

Pendekatan acak metode Sanger dikenal juga sebagai metode shotgun karena prosesnya tidak ada kendali atas wilayah yang diurutkan. DNA genom secara acak terfragmentasi menjadi potongan kecil, biasanya dari 2 hingga 3 kb. Fragmen-fragmen itu kemudian dimasukkan ke dalam vektor yang direplikasi dalam kultur bakteri. Beberapa hasil amplifikasi yang positif diambil dan DNA secara ekstensif disekuensing. Karena sifat yang acak inilah urutan yang dihasilkan tumpang tindih di banyak daerah. Untuk penyelarasannya ada proses yang disebut dengan urutan perakitan (Franca, dkk., 2002).

Metode ini memiliki kelebihan antara lain sudah mapan dengan tersedianya vektor kloning yand sudah dioptimalkan, primer fluoresen universal, dan perangkat lunak untuk dasar dan urutan perakitan (Franca, dkk., 2002).

HASIL PROYEK

Saat ini, seluruh genome dari Escherichia coli K-12 sudah dipetakan 100%. Eschericia coli K-12 merupakan salah satu strain dari Escherichia coli yang telah disebarluaskan di laboratorium-laboratorium seluruh dunia. Selain itu, Escherichia coli K-12 merupakan strain pertama dari Escherichia coli yang seluruh genomnya berhasil di sekuensikan (Riley, dkk., 2006).

Capture3

Genom dari Escherichia coli K-12 terdiri dari 4,639,221 pasangan basa dari DNA rangkap sirkuler (Gambar 2). Selain itu, Escherichia coli terdiri juga dari 4,288 gen pengkode protein, 7 rRNA, dan 86 tRNA. Gen pengkode protein tersebut terdiri dari 22 grup fungsional yang memiliki bermacam-macam fungsi (lihat tabel 1) (Blattner, dkk., 1997).

Capturei

Selain Escherichia coli K-12, ada juga Escherichia coli CFT073. Escherichia coli CFT073 sebenarnya hampir mirip dengan Escherichia coli K-12, dimana pada genome yang berwarna biru itu mirip dengan Escherichia coli K-12 (lihat gambar 3). Escherichia coli CFT073 memiliki 590,209 pasangan basa lebih banyak dari pada Escherichia coli K-12. Saat ini, Escherichia coli CFT073 juga telah dipetakan 100% genomnya (Welch, dkk., 2002).

Captureo

IMPLEMENTASI

Salah satu implementasi dari proyek genom Escherichia coli adalah dibidang industri medis, terutama pembuatan insulin. Dalam pembuatan insulin, kita harus menyisipkan gen penyandi insulin ke dalam suatu medium. Medium yang digunakan pada umumnya adalah Escherichia coli. Escherichia coli digunakan karena genommya sudah dipetakan secara lengkap, ukurannya yang kecil sehingga mudah di rekayasa, dan biaya yang dikeluarkan tidaklah mahal.

IGF1 (Insulin-like Growth Factor 1) merupakan protein terapeutik yang mirip dengan proinsulin secara struktur 3 D. Untuk mengekspreksikan IGF1 di Escherichia coli, IGF1 digabungkan dengan 6-lysine dan ubiquitin pada N-terminusnya. Hasil dari penyisipan ini adalah 60,8 g/L dari massa kering sel (Choi, dkk., 2012).

Selain itu, Escherichia coli juga dapat dimanfaatkan untuk menyembuhkan penyakit Alzheimer,yang mana penyakit itu adalah penyakit neurodegeneratif. Alzheimer sendiri disebabkan oleh pengendapan ekstra dari bentuk lama peptida amyloid Abeta. Hal tersebut menyebabkan hilangnya fungsi kognitif progesif pada seseorang. Escherichia coli digunakan untuk memproduksi antigen dalam waktu yang cepat dan terus menerus, serta pemurnian dari urutan Abeta manusia (Povl, dkk., [2002] 2005).

 daftar pustaka

Blattner, F. R., Plunkett III, G., Bloch, C.A., Perna, N. T., Burland, V., Riley, M., Collado-Vides, J., Glasner, J. D., Rode, C. K., Mayhew, G. F., Gregor, J., Davis, N. W., Kirkpatrick, H. A., Goeden, M. A., Rose, D. J., Mau, B., & Shao, Y. 1997. The complete genome sequence of Esherichia coli K-12. Science. 277: 1453-1462.

Choi, S. P., Park, Y. C., Lee, J. H., Sim, S. J., & Chang, H. N. 2012. Effects of L-arginine on refolding of lysine-tagged human insulin-like growth factor 1 expressed in Escherichia coli. Bioprocess Biosyst. 35: 255-263.

Donnenberg, M. 2002. Escherichia coli: Virulence Mechanisms of a Versatile  Pathogen. USA: Elsevier Science.

Franca, L. T. C., Carrilho, E. & Kist, T. B. L. 2002. A review of DNA sequencing techniques. Quarterly Reviews of Biophysics. 35(2): 169-200.

Povl, K. L., Liljefors, T., & Madsen, U. [2002] 2005. Textbook of Drug Design and Discovery. 3rd edition. London: Taylor & Francis.

Riley, M., Abe, T., Arnaund, M. B., Berlyn, M. K. B., Blattner, F. R., Chaudhuri, R. R., Glasner, J. D., Horiuchi, T., Keseler, I. M., Kosuge, T., Mori, H., Perna, N. T., Plunkett III, G., Rudd, K. E., Serres, M. H., Thomas, G. H., Thomson, N. R., Wishart, D., & Wanner, B.L. 2006. Escherichia coli K-12: a cooperatively developed annotation snapshot-2005. Nucleic Acid Research. 34(1):1-9.

Welch, R. A., Burland, V., Plunkett III, G., Redford, P., Roesch, P., Rasko, D., Buckles, L., Liou, S. R., Boutin, A., Hackett, J., Stroud, D., Mayhew, G. F., Rose, D. J., Zhou, S., Schwart, D. C., Perna, N. T., Mobley, H. L. T., Donnenberg, M. S., & Blattner, F. R. 2002. Extensive mosaic structure revealed by complete genome sequence of uropathogenic Eschericia coli. PNAS. 99(26):17020-17024.

Article by:

Welianto Chandra 090801107

Veryco Budianto 110801188

Florentia Shella Ariantya 110801214


© 2021 Universitas Atma Jaya Yogyakarta
css.php