DNA SEKUENSING
Informasi
makhluk hidup terletak pada DNA. Informasi tersebu dapat diketahui melalui
suatu tahapan yang disebut dengan
sekuensing DNA atau penentuan urutan basa. Sekuensing DNA dapat
diartikan sebagai suatu proses atau teknik penentuan urutan basa nukleotida
pada suatu segmen molekul DNA. Sekuens DNA merupakan informasi paling mendasar
suatu gen atau genom karena mengandung instruksi yang dibutuhkan untuk
pembentukan tubuh mahluk hidup (Mrozkin et al. 2012). Pengurutan (sequencing)
asam nukleat memungkinkan untuk mengetahui kode genetik dari molekul DNA.
Sekuensing DNA selanjutnya dapat dimanfaatkan untuk menentukan identitas dan
fungsi dari suatu fragmen DNA dengan cara membandingkan sekuens-nya dengan
sekuens DNA lain yang sudah diketahui (Lokapirnasari et al. 2017).
Sekuensing
DNA memiliki beberapa kegunaan seperti menentukan urutan basa nukleotida pada
molekul primer DNA, menentukan hubungan kekerabatan ikan, mentransfer suatu gen
ke dalam kromosom ikan untuk menghasilkan ikan yang unggul, mengetahui
informasi genetik ikan dan penyimpanan gen atau Pustaka gen bagi semua
identitas ikan (Zulfarina dan Mahadi 2019). Prinsip dasar DNA sekuensing yaitu
menggunakan metode PCR sebagai pijakannya. DNA yang akan ditentukan urutan basa
AGCT-nya akan dijadikan sebagai cetakan untuk kemudian diamplifikasi
menggunakan enzim dan bahanbahan yang mirip dengan reaksi PCR (Shofa dan
Wahyudi 2019).
Terdapat
dua metode sekuensung yang dapat digunakan yaitu Maxam-Gilbert dan Sanger.
Metode Maxam Gilbert dicetuskan oleh Allan Maxam dan Walter Gilbert dari
Harvaad University, Amerika Serikat pda tahun 1976-1977. Metode ini dulunya
cukup popular karena dapat langsung menggunakan DNA hasil pemurnian tetapi saat
ini sudah digantikan oleh suatu metode baru yaitu Next Generation Sequencing
karena metode Maxam Gilbert dinilai memiliki kerumitan teknis dan berbahaya
karena menggunakan bahan-bahan kimia. Metode Maxam–Gilbert membutuhkan penamaan
pada salah satu ujung 5′ dari bagian DNA menjadi diurutkan (biasanya dengan
respons kinase memanfaatkan gamma-32P ATP). Metode Maxam-Gilbert (metode kimia)
sejumlah DNA di digesti oleh enzim restriksi endonuclease sehingga memisahkan
DNA untai tunggal melalui beberapa perlakuan kimia yang memisahkan molekul DNA
dan menyusunnya menjadi fragmen-fragmen berdasarkan perbedaan urutan jumlah
pasang DNA. Fragmen-fragmen tersebut kemudian dibagi menjadi empat bagian
yaitu, T, C, G, A, dan dielektrofolisis untuk dideteksi dengan menggunakan autoradiography.
Keempat kombinasi basa yaitu A, G+A, C, T+C dibandingkan untuk mengetahui
basa-basa yang terdapat pada fragmen dan menentukan susunan basanya. Zat kimia
yang digunakan dalam reaksi ini adalah zat dimetilsulfat (DMS) yang berfungsi
dalam reaksi untuk memotong basa purin 14 dan mengikat adenin sedangkan untuk
memotong sitosin maupun timin digunakan hydrazine (Setiawan 2016).
Metode
Sanger dapat diartikan sebagai metode yang dikembangkan oleh Fred Sanger dan
beberapa rekannya tahun 1977 dan paling banyak digunakan selama hampir 25 tahun
sebelum digantikan oleh metode Next Generation Sequencing. Metodi Sanger
membentuk dasar reaksi sekuens "siklus" otomatis saat ini. Sekuensing
Sanger juga dikenal sebagai metode penghentian rantai yaitu teknik untuk
sekuensing DNA berdasarkan penggabungan selektif doeoxynucleotides yang
diakhiri dengan rantai DNA polimerase selama replikasi DNA in vitro.
Sekuensing Sanger memerlukan kerangka DNA beruntai tunggal, DNA polimerase,
primer DNA, deoxynucleosidetripfosfat normal (dNTPs), dan nukleotida
termodifikasi (ddNTPs) yang mengakhiri pemanjangan untai DNA. DdNTPs kekurangan
bagian ujung 3'-OH yang diperlukan untuk pembentukan ikatan fosfodiester antara
dua nukleotida yang menyebabkan perpanjangan untai DNA berhenti saat ddNTP
ditambahkan. Sampel DNA dibagi menjadi empat reaksi sekuensing terpisah yang
berisi keempat standar dNTPs (dATP, dGTP, dCTP, dan dTTP), DNA polimerase, dan
hanya satu dari empat ddNTPs (ddATP, ddGTP, ddCTP, atau ddTTP) untuk setiap
reaksi. Fragmen DNA yang terbentuk 24 didenaturasi dan dipisahkan berdasarkan
ukuran menggunakan elektroforesis gel dengan masing-masing dari empat reaksi di
salah satu dari empat jalur yang terpisah. Band DNA kemudian dapat
divisualisasikan dengan autoradiografi dan urutan DNA dapat langsung membacakan
gambar gel atau film sinar-X (Kaur dan Bhambri 2019).
DAFTAR PUSTAKA
Kaur J, Bhambri P. 2019. Various DNA Sequencing
techniques and related applications. The
International Journal of Analytical
and Experimental Modal Analysis. 11(9): 3104-3111.
Li Z, Yu C, Li Q, Cai R, Qu Y, Wang W, Wang J, Feng J,
Zhu W, Ou M, Huang 2020. Chinese newborn screening for the incidence of
G6PD deficiency and variant of G6PD gene from 2013
to 2017. Human mutation. 41(19).: 212-221.
Lokapirnasari WP, Sahidu
AM, Nurhajati T, Supranianondo K, Yulianto AB. 2017. Sekuensing 16S DNA bakteri selulolitik asal limbah
cairan rumen sapi peranakan ongole. Jurnal Veteriner.
18(1): 76-82.
Morozkin ES, Loseva EM, Morozov IV, Kurilshikov AM, Bondar AA, Rykova
EY, Rubtsov NB, Vlassov, VV, Laktionov
PP. 2012. A comparative study of cell-free apoptotic and genomic DNA using fish and massive parallel
sequencing. Expert opinion on biological therapy. 12(1):11-17.
Setiawan B. 2016.
Karakterisasi fisiologi dan molekuler bakteri simbion-nematoda entomopatogen berdasarkan sekuen gen
pengkode 16S rRNA dari bromo Kabupaten
Probolinggo [skripsi]. Jember (ID): Universitas Jember.
Shofa AF, Hariyanti,
Wahyudi P. 2019. Penggunaan DNA mitokondria sebagai penanda sumber gelatin sediaan gummy dengan
teknik Polymerase Chain Reaction dan sekuensing DNA. Jurnal Sains Farmasi dan Klinis. 6(1):
25-31.
Zulfarina, Mahadi I. 2019. Bioteknologi. Riau: UR
Press Pekanbaru
Komentar