Home > Biologi Molekular > Green Flourescent Protein (GFP) Gen Pewarta Yang Berpendar Indah

Green Flourescent Protein (GFP) Gen Pewarta Yang Berpendar Indah

Di dalam majalah ilmiah ataupun berita di televisi, mungkin anda pernah melihat tikus percobaan berpendar hijau, atau daun tembakau bercahaya hijau di kegelapan. Pemandangan yang tidak biasa dan membuat terpesona ini tidak akan kita jumpai pada tikus ataupun tembakau alami. Para ilmuwan memang sengaja membuatnya. Namun, bukan untuk tujuan keindahan visual semata.
Pendar cahaya hijau yang merupakan cahaya floresens ini dihasilkan oleh sebuah protein aequorin yang aslinya berasal dari ubur-ubur laut, yang dikenal dengan Green Fluorosceint Protein (GFP). Gen penyandi protein ini dicangkokkan pada genom tikus ataupun sel tembakau dengan proses rekayasa genetika, sehingga makhluk hidup yang telah dimasukkan gen ini akan berpendar hijau.

Gen pewarta transformasi gen dan lokalisasi protein

Tujuan dari pembuatan organisme transgenik yang dapat berpendar pada dasarnya adalah untuk pemantauan suatu proses eksperimen atau biokimia di dalam sel tubuh makhluk hidup.

Untuk proses eksperimen rekayasa genetika misalnya, konfirmasi transformasi dan ekspresi suatu gen asing ke dalam sel inang sangatlah penting. Transformasi adalah proses memasukkan atau mencangkokkan gen asing ke dalam sel makhuk hidup lain, dapat berupa sel bakteri, ragi, tumbuhan, ataupun mamalia.

Bagi para peneliti, sangatlah penting untuk dapat mengetahui dengan cepat, apakah proses transformasi itu telah berlangsung baik atau tidak, dan apakah gen target dapat diekspresikan tanpa masalah. Dari itu, di dalam molekuler biologi dikenal reporter gene atau gen pewarta. Yaitu gen yang dapat memberitahukan dengan jelas pada para peneliti bahwa proses transformasi telah berjalan dengan sukses. Gen yang menghasilkan protein yang dapat berpendar hijau atau GFP inilah yang banyak dipakai oleh para ilmuwan sebagai gen pewarta.

Gen asing target yang ingin dicangkokkan ke dalam suatu sel organisme biasanya digabungkan dengan gen GFP dalam bentuk gen kimera atau gen gabungan, sehingga nanti akan dihasilkan protein baru fungsional (yang menjadi sifat baru organisme tersebut) dalam bentuk protein gabungan dengan GFP. Jadi, jika gen yang digabung dengan gen pewarta berhasil masuk dan fungsional di dalam sel bakteri E. coli misalnya, maka sel E. coli yang berpendar hijau di kegelapan adalah bakteri transgenik yang fungsional yang membawa sifat baru. Proses penapisan klon transgenik yang positif menjadi lebih cepat dan mudah.

Dibandingkan dengan gen pewarta lain yang kebanyakan enzim yang memerlukan substrat untuk menghasilkan warna atau pendar cahaya, GFP adalah gen pewarta yang menarik sekaligus mudah dalam hal visualisasi, karena untuk berpendar GFP sama sekali tak memerlukan substrat. GFP menghasilkan sinar hijau fluoresens secara instrinsik, ketika diberi sinar eksitasi pada panjang gelombang biru sekitar 395 nanometer. Jadi hanya dibutuhkan lampu UV gelombang panjang atau sinar biru untuk dapat mendeteksinya dalam kegelapan.

GFP juga menjadi gen pewarta idola dalam hal pencitraan proses tracking atau lokalisasi suatu protein. Karena tidak perlu penambahan substrat dan mudah divisualisasi, GFP dapat diaplikasikan untuk memantau jejak protein, kapan dan dimana suatu gen terinduksi menjadi suatu protein, dalam kondisi sel masih hidup.

Pada tumbuhan tembakau yang berpendar hijau misalnya. Gen GFP diekspresikan pada virus mosaik yang biasa menyerang tumbuhan tembakau. Banyak hal yang masih belum diketahui tentang interaksi virus ini dengan tembakau. Dalam proses terinfeksinya tembakau dengan virus ini sampai tembakau menjadi sakit lalu mati, para peneliti tanaman tidak mengetahui lokasi awal timbulnya virus dan penyebarannya. Dengan memasukkan virus mosaik yang mengekspresikan GFP, maka tempat penyebaran virus dapat terpantau hanya dengan membawa tanaman tembakau ini ke ruang gelap dan menyinarinya dengan lampu UV secara periodik.

Tak hanya berpendar hijau
Mengapa GFP dapat berpendar hijau? GFP adalah protein yang merupakan polimer dari 238 asam amino dengan berat molekul sekitar 27 Kilo Dalton. Di dalam protein ini ada gugus yang disebut chromophore yang berperan sangat penting dalam proses perpendaran hijau. Chromophore ini adalah kelompok tiga residu asam amino di posisi 65 (Serin), 66 (Tirosin), dan 67 (Glisin). Ketika dikenai energi cahaya biru atau UV maka pada gugus ini akan terjadi reaksi oksidasi. Energi yang diserap membuat elektron-elektron di dalam gugus ini tereksitasi dan menghasilkan energi yang lebih rendah yaitu energi cahaya hijau.

Pengetahuan para ilmuwan yang lengkap tentang molekuler dan struktur dari GFP ini membuat para ilmuwan dapat merekayasa protein ini menjadi beberapa mutan. Sekarang tidak hanya protein yang dapat berpendar hijau yang digunakan sebagai gen pewarta. Tetapi juga protein berpendar biru, merah, atau kuning berhasil ditemukan oleh para ilmuwan sebagai turunan dari GFP.
Ilmuwan mengganti asam amino di gugus chromophore dengan asam amino lain dengan proses mutasi gen. Misalnya asam amino ke 66 (Tirosin) disubstitusi dengan asam amino Histidin, mutasi ini menyebabkan protein menghasilkan warna pendar biru bukan hijau. Subtitusi asam amino ke 203 (Treonin), yang posisinya dalam kristal GFP dekat chromophore, dengan Tirosin menghasilkan protein yang berpendar kuning. Gen pewarta turunan GFP yang menghasilkan berbagai pendar warna ini memudahkan para peneliti untuk melakukan pemantauan beberapa proses biokimia secara bersamaan, sehingga informasi yang diperoleh dapat lebih cepat dan lebih lengkap.

Karena sinar UV relatif berbahaya untuk sel makhluk hidup, maka para ilmuwan juga merekayasa protein ini (juga dengan proses mutasi gen), sehinga hanya dapat dieksitasi oleh energi cahaya gelombang panjang. Dengan demikian proses deteksi transformasi ataupun tracking tidak berbahaya bagi sel makhluk hidup, karena tidak perlu terpapar dengan sinar UV.

Pencitraan dengan menggunakan GFP sebagai gen pewarta memang bukan hanya untuk keindahan visual semata. Yang lebih penting dari itu adalah banyak proses dan pengetahuan baru biologi yang diperoleh atas jasanya sebagai gen pewarta.

Tikus transgenik yang mengekspresikan gen GFP untuk keperluan penelitian ekspresi gen dan lokalisasi protein. Sumber website: http://www.steve.gb.com/science/model_organisms.html

Tembakau yang terinfeksi virus yang mengekspresikan gen GFP. Sumber web site: http://bakerlab.berkeley.edu

Penulis: Dr. Is Helianti, MSc adalah peneliti rekayasa genetik pada Pusat Pengkajian dan Penerapan Teknologi Bioindustri, BPPT

Sumber: http://biotekindonesia.com

Categories: Biologi Molekular Tags: ,
  1. July 9, 2011 at 2:55 am

    Wah,.. keren. Kalo gitu bisa pake gen ini untuk kemudian dimasukkan ke taneman pembatas jalan jadinya nda perlu pakai lampu penerangan lagi ^_^

  1. No trackbacks yet.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: