LOGO

PEMBUATAN INSULIN DENGAN TEKNIK DNA REKOMBINAN MENGGUNAKAN

BAKTERI ESCHERICHIA COLI (E. COLI)

Oleh : Tri Sandi Kusuma Sihombing (11330005)

1921

1965

1981

Insulin pertama kali di ekstraksi dari jaringan pankreas anjing oleh para ahli fisiologi asal kanada Sir Federick Glant Banting dan Charles Hebert Best serta ahli fisiologi asal Inggris John James Richard Macleod.

Sejarah dan Perkembangan Pembuatan Insulin

Terjadi perbaikan secara berarti cara produksi insulin melalui

rekayasa genetika melalui teknologi DNA rekombinan.

Insulin manusia telah berhasil disintesis secara kimia.

Pengertian Insulin

• Insulin adalah suatu hormon yang secara alami dihasilkan oleh pulau pulau langerhans pankreas.

• Hormon ini bekerja mengatur kadar glukosa dalam darah dengan cara mempermudah masuknya glukosa ke dalam semua jaringan tubuh (terutama otot dan lemak, tetapi tidak pada sel sistem saraf pusat).

Perbedaan susunan asam amno pada insulin manusia,babi,dan sapi.

Struktur Insulin

Secara kimia, insulin adalah protein kecil sederhana yang terdiri dari 51 asam amino, 30 di antaranya merupakan satu rantai polipeptida, dan 21 lainnya yang membentuk rantai kedua. Kedua rantai dihubungkan oleh ikatan disulfida. Kode genetik untuk insulin ditemukan dalam DNA di bagian atas lengan pendek dari kromosom kesebelas yang berisi 153 basa nitrogen (63 dalam rantai A dan 90 dalam rantai B).

Fungsi Insulin

Membantu pengobatan diabetes melitus. Membantu membakar dan menyerap glukosa oleh sel badan. Membantu sel menyimpan tenaga dalam bentuk glukosa di dalam

hati. Mengimbangkan paras glukosa didalam darah dan mencegah

kencing manis. Membantu proses penyimpanan glukosa berlebih dalam bentuk

lemak di dalam hati.

Pemilihan Bakteri Escherichia coli Sebagai Pembuat Insulin

• Meskipun insulin sapi dan babi mirip dengan insulin manusia, namun komposisinya sedikit berbeda. Akibatnya, sejumlah sistem kekebalan tubuh pasien menghasilkan antibodi terhadap insulin babi dan sapi yang berusaha menetralkan dan mengakibatkan respon inflamasi pada tempat injeksi.

• Faktor-faktor tersebut menyebabkan peneliti mempertimbangkan untuk membuat humulin dengan memasukkan gen insulin ke dalam vektor yang cocok, yaitu sel bakteri E. coli, untuk memproduksi insulin yang secara kimia identik dan dapat secara alami diproduksi. Hal ini telah dicapai dengan menggunakan teknologi DNA rekombinan.

Pemilihan Bakteri Escherichia coli Sebagai Pembuat Insulin

• Pada proses teknologi DNA rekombinan organisme yang sering digunakan adalah bakteri Escherichia coli. Bakteri Escherichia coli dipilih karena rentang umur yang pendek, jumlah generasi yang banyak, susunan genetik bakteri lebih mudah dimodifikasi, lingkungan luar dapat dimodifikasi ekspresi gen, menghasilkan produk, hampir mendekati yang kita inginkan (menyerupai insulin hasil sekresi β-pankreas) serta lebih ekonomis.

Escherichia coli

Escherichia coli ( E-coli) merupakan salah satu jenis spesies utama bakteri gram negatif. E. coli merupakan bakteri berbentuk batang dengan panjang sekitar 2 micrometer dan diamater 0.5 micrometer. Volume sel E. coli berkisar 0.6-0.7 micrometer kubik. Bakteri ini termasuk umumnya hidup pada rentang 20-40oC, optimum pada 37 oC. Bakteri yang ditemukan oleh Theodor Escherich pada 1885 ini dapat ditemukan dalam usus besar manusia.

Proses Pembuatan (Insulin Teknik DNA Rekombinan)

• Pada proses penyisipan gen diperlukan tiga faktor utama yaitu:

1. Vektor, yaitu pembawa gen asing yang akan disisikan,biasanya berupa plasmid,yaitu lingkaran kecil DNA yang terdapat pada bakteri. Plasmid diambil dari bakteri dan disisipi dengan gen asing.

2. Bakteri, berperan dalam memperbanyak plasmid. Plasmid di dalam tubuh bakteri akan mengalami replikasi atau memperbanyak diri, makin banyak plasmid yang direplikasi makin banyak pula gen asing yang dicopy sehingga terjadi cloning gen.

3. Enzim, berperan untuk memotong dan menyambung plasmid. Enzim in disebut enzim endonuklease retriksi, enzim endonuklease retriksi yaitu enzim endonuklease retriksi yang dapat memotong DNA pada posisi dengan urutan basa nitrogen tertentu.

Proses pembuatan insulin dengan teknik DNA recombinan adalah sebagai berikut:

1. Mengidentifikasi dan mengisolasi gen penghasil insulin dari sel pancreas manusia:

a. Mula-mula mRNA yang telah disalin dari gen penghasil insulin diekstrak dari sel pancreas.Kemudian enzim transcriptase ditambahkan pada mRNA bersamaan dengan nukleotida penyusun DNA.

b. Enzim ini menggunakan mRNA sebagai cetekan untuk membentuk DNA berantai tunggal.

c. DNA ini kemudian dilepaskan dari mRNA.

d. Enzim DNA polymirase digunakan untuk melengkapi DNA rantai tunggal menjadi ranati ganda,disebut DNA komplementer (c- DNA), yang merupakan gen penghasil insulin.

2. Melepaskan salinan gen penghasil insulin tersebut dengan cara memotong kromosom secara khusus menggunakan enzim retrikasi.

3. Mengekstrak plasmid dari sel bakteri, kemudian membuka plasmid dari sel bakteri dengan menngunakan enzim retrikasi lain. Sementara itu, di dalam serangkain tabung reaksi atau cawan petri, gen penghasil insulin manusia (dalam bentuk c- DNA disiapkan untuk dipasangkan pada plasmid yang terbuka tersebut.

4. Memasang gen penghasil insulin kedalam cincin plasmid. Mula-mula ikatan yang terjadi masih lemah, kemudian enzim DNA ligase memperkuat ikatan ini sehingga dihasilkan molekul DNA recombinan/plasmid recombinan yang bagus.

5. Memasukkan plasmid recombinan kedalam bakteri E.coli. Di dalam sel bakteri ini plasmid mengadakan replikasi.

6. Mengultur bakteri E.coli yang akan berkembang biak dengan cepat menghasilkkan klon-klon bakteri yang mengandung plasmid recombinan penghasil insulin.Melalui rekayasa genetika dapat dihasilkan E.coli yang merupakan penghasil insulin dalam jumlah banyak dan dalam waktu yang singkat.

VIDEO

Kesimpulan

• Insulin adalah suatu hormon yang secara alami dihasilkan oleh pulau pulau langerhans pankreas.

• Secara kimia, insulin adalah protein kecil sederhana yang terdiri dari 51 asam amino, 30 di antaranya merupakan satu rantai polipeptida, dan 21 lainnya yang membentuk rantai kedua. Fungsi insulin diantaranya membantu membakar dan menyerap glukosa oleh sel badan, mengimbangkan paras glukosa didalam darah dan mencegah kencing manis, membantu sel menyimpan tenaga dalam bentuk glukosa di dalam hati.

• Pada proses teknologi DNA rekombinan organisme yang sering digunakan adalah bakteri Escherichia coli. Bakteri Escherichia coli dipilih karena rentang umur yang pendek, jumlah generasi yang banyak, susunan genetik bakteri lebih mudah dimodifikasi, lingkungan luar dapat dimodifikasi ekspresi gen, menghasilkan produk, hampir mendekati yang kita inginkan (menyerupai insulin hasil sekresi β-pankreas) serta lebih ekonomis.

Daftar Pustaka

• Chung Woo Cho, dkk. (2001) Production and Purification of Single Chain Human Insulin Precursors with Various Fusion Peptides. Korea : Biotechnol. Bioprocess Eng. Korean Society for Microbiolog and Biotechnology. Publication type: Journals. ISSN: 1598642X

• Melyza FN, dkk. (2010). Aplikasi Kloning Gen Dalam Proses Produksi Insulin. Malang : Universitas Muhammadiyah Malang. Indonesian Journal of Biotechnology, December, 2010 Vol. 14, No. 3

• Arindra Trisna W, dkk. (2009). Produksi Insulin Via Bakteri E. Coli Sebagai Pencegah Diabetes Melitus. Malang : Universitas Muhammadiyah Malang. Jurnal Sains Teknologi Farmasi. vol 11 no. 2 , 2009.

• Tof, Ilant. Recombinant DNA Technology in Synthesis of Human Insulin. Romanian : Little Tree. Jurnal CSIRO of Australia: 8 Biotechnology, pg 63.

• Video : Youtube.com

LOGO