Sekuensing DNA

Sekuensing adalah teknik untuk menentukan urutan basa nukleotida dari urutan suatu DNA seperti adenin, timin, guanosin, dan sitosin. Teknologi sekuensing DNA mengalami perkembangan sejak dua dekade lalu hingga saat ini. Pada awal 1970-an seseorang membutuhkan waktu sekitar satu tahun hanya untuk menyelesaikan 100 urutan basa DNA. Sebuah perjuangan panjang untuk mensekuensing urutan DNA pada saat itu. Selanjutnya pada tahun 1976 ditemukan teknik sekuensing DNA yang dikembangkan oleh Allan Maxam dan Walter Gilbert di Amerika Serikat. Dengan metode yang ditemukan Maxam-Gilbert ini memungkinkan seseorang dapat mensekuensing ribuan urutan pasangan basa DNA dalam waktu setahun. Beberapa tahun kemudian teknik sequencing DNA yang baru kembali diperkenalkan oleh Sanger. Penghargaan terhadap usaha keras keduanya dianugerahi dengan hadiah nobel. Penemuan teknik sekuensing DNA yang lebih cepat pada pertengahan 1970-an menjadi landasan terjadinya ledakan jumlah sekuens DNA yang berhasil diungkapkan pada 1980-an dan 1990-an (Shendure & Ji, 2008).  

Sekuensing DNA memungkinkan para ilmuwan untuk menentukan urutan genom. Proyek genom manusia adalah contoh terbesar dari sekuensing DNA. Ketika genom manusia disekuensing kembali pada tahun 2001, banyak kontradiksi yang bermunculan tapi saat ini kita bisa melihat dampaknya terhadap penelitian medis dan farmasi. Para ilmuwan sekarang dapat mengidentifikasi gen yang bertanggung jawab untuk menyebabkan penyakit genetik seperti penyakit Alzheimer, distrofi myotonic dan banyak penyakit lainnya yang disebabkan oleh ketidakmampuan gen untuk berfungsi dengan baik. Banyak jenis penyakit yang diperoleh seperti kanker juga dapat dideteksi dengan mengamati gen tertentu. Adapun Manfaat dalam sequencing DNA adalah sebagai berikut menurut Tautz et al., (2003) antara lain:

a) Bidang Forensik 

Sekuensing DNA telah diterapkan dalam ilmu forensik untuk mengidentifikasi individu tertentu karena setiap individu memiliki urutan yang unik pada DNA nya. Hal ini terutama digunakan untuk mengidentifikasi pelaku criminal dengan mencari beberapa bukti yang tertinggal pada TKP berupa sampel rambut, kuku, kulit atau darah. Sekuensing DNA juga digunakan untuk menentukan orang tua dari seorang anak. Demikian pula, juga mengidentifikasi spesies langka dan dilindungi. Melalui sequencing DNA juga dapat diketahui identitas dari korban bencana maupun kecelakaan. 

 

b) Bidang Kedokteran 

Dalam penelitian medis, sekuensing DNA dapat digunakan untuk mendeteksi gen yang terkait dengan beberapa faktor keturunan atau penyakit yang diperoleh. Para ilmuwan menggunakan teknik yang berbeda dari rekayasa genetika seperti terapi gen untuk mengidentifikasi gen yang cacat dan menggantinya dengan yang sehat.

c) Bidang Pertanian 

Sekuensing DNA telah memainkan peran penting di bidang pertanian. Pemetaan dan sekuensing seluruh genom mikroorganisme telah memungkinkan agriculturist memanfaatkan mereka dalam pengendalian hama/ penyakit tanaman secara hayati.  Pada contoh lain, gen spesifik dari beberapa tanaman pangan digunakan untuk meningkatkan hasil produktivitas dan nilai nutrisi tanaman pangan. Demikian pula, telah berguna dalam produksi ternak dengan peningkatan kualitas daging dan susu.

d) Bidang Taksonomi

Salah satu kegiatan dibidang taksonomi adalah mengklasifikasikan makhluk hidup kedalam kelompok-kelompok tertentu sehingga dari pengelompokkan tersebut memudahkan kita untuk mempelajari keanekaragaman makhluk hidup di alam. Pengelompokan makhluk hidup dapat digunakan berbagai pendekatan. Dunia ilmu pengetahuan saat ini mengenal tiga aliran dalam mengklasifikasikan mahkluk hidup yaitu aliran fenetik, kladistik, dan  phyologenetik evolusioner. 

Pengelompokkan makhluk hidup dengan menggunakan pendekatan fenetik menemui masalah terkait dengan adanya proses evolusi baik evolusi konvergen maupun evolusi divergen, sehingga organisme yang secara morfologi memiliki kemiripan belum tentu memilki hubungan kekekrabatan yang dekat begitu pula sebaliknya. Penggunaan karakter morfologi sebagai satu-satunya alat untuk mengelompokkan makhluk hidup sering menghasilkan taksonomi yang kurang akurat sehingg dibutuhkan karakter yang tidak mudah berubah walaupun terjadi perubahan habitat. Salah satu karakter yang tidak mudah berubah tersebut adalah marka molekular yaitu DNA, RNA dan sequencing asam nukleat.  

Salah satu kelebihan dari data sekunse DNA adalah tidak dipengaruhi oleh penilaian subyektif sifatnya yang digital sehingga siapapun dapat mengakses informasi tersebut. Sebuah klasifikasi yang baik adalah dapat menggambarkan hubungan evolusioner yang terjadi pada kelompok taxa yang diamati. Hubungan evolusoner ini ditunjukkan melalui sebuah pohon phylogenetik. Pohon phylogenetik dapat direkonstruksi karena adanya data sequence DNA. Sequences DNA merupakan awal untuk hipotesis dari hubungan filogenetik, khususnya pada tingkat spesies. Skala besar perbandingan antara berbagai bagian pohon phylogenetik akan menjelaskan perbedaan tingkat dan modus evolusi molekuler, pola spesies diversifikasi, variasi karakter ekologi, dan akan menghasilkan pemahaman yang lebih dalam tentang keanekaragaman hayati. 

Penulis:

Mh. Badrut Tamam, M. Sc.

email: mh.badruttamam@generasibiologi.com