Plasmid
Plasmid adalah DNA ekstrakromosomal yang dapat bereplikasi secara autonom dan bisa ditemukan pada sel hidup[1]. Di dalam satu sel, dapat ditemukan lebih dari satu plasmid dengan ukuran yang sangat bervariasi namun semua plasmid tidak mengkodekan fungsi yang penting untuk pertumbuhan sel tersebut[1]. Umumnya, plasmid mengkodekan gen-gen yang diperlukan agar dapat bertahan pada keadaan yang kurang menguntungkan sehingga bila lingkungan kembali normal, DNA plasmid dapat dibuang.[1]
.svg)
Struktur plasmid
Sebagian besar plasmid memiliki struktur sirkuler, namun ada juga plasmid linear yang dapat ditemukan pada mikroorganisme tertentu, seperti Borrelia burgdorferi dan Streptomyces.[2] Plasmid ditemukan dalam bentuk DNA utas ganda yang sebagian besar tersusun menjadi superkoil atau kumparan terpilin.[3] Struktur superkoil terjadi karena enzim topoisomerase membuat sebagian DNA utas ganda lepas (tidak terikat) selama replikasi plasmid berlangsung.[3] Struktur superkoil akan menyebabkan DNA plasmid berada dalam konformasi yang disebut lingkaran tertutup kovalen atau covalently closed circular (ccc), namun apabila kedua utas DNA terlepas maka akan plasmid akan kembali dalam keadaan normal (tidak terpilin) dan konformasi tersebut disebut sebagai open circuler (oc).[3]
Sejarah plasmid
Penemuan plasmid telah dimulai sejak 1887, ketika Robert Koch mempublikasikan penelitiannya tentang bakteri Bacillus anthracis sebagai penyebab penyakit antraks.[4] Sekitar 100 tahun kemudian, para ilmuwan menemukan bahwa bakteri tersebut memiliki dua plasmid yang merupakan faktor virulensi penyebab antraks.[4] Istilah plasmid diperkenalkan pada tahun 1952 oleh ahli biologi berkebangsaan Amerika, Joshua Ledenberg yang merujuk pada "penentu keturunan herediter di luar kromosom".[5] Joshua Lederberg dan dan W. Hayes berhasil menyelidiki tentang peristiwa konjugasi pada Escherichia coli yang melibatkan plasmid.[4]
Penggunaan awal istilah "plasmid" mencakup materi genetik apa pun yang ada secara ekstrakromosomal setidaknya untuk sebagian dari siklus replikasi, termasuk materi genetik virus. Tetapi, gagasan plasmid disempurnakan dari waktu ke waktu untuk terdiri atas unsur-unsur genetik yang bereproduksi secara otonom. [6] Kemudian pada tahun 1968, diputuskan definisi tersebut dipersempit menjadi elemen genetik yang ada secara eksklusif atau dominan di luar kromosom dan dapat direplikasi secara mandiri.[6] Tidak beberapa lama setelah itu, plasmid terbukti merupakan DNA ekstrakromosomal yang menyebabkan resistensi antibiotik pada golongan bakteri enterik dan dapat ditransmisikan antarsel[4]. Sejak saat itu, beberapa laboratorium mulai membuat plasmid yang dapat ditransfer ke sel hidup, seperti sel bakteri dan tanaman.[4]
Fungsi plasmid
Dewasa ini, plasmid telah diproduksi secara komersil oleh sejumlah perusahaan untuk digunakan sebagai vektor kloning[7]. Agar dapat digunakan sebagai vektor kloning, plasmid harus memiliki beberapa kriteria, yaitu berukuran kecil, relatif memiliki jumlah salinan yang tinggi (high copy number), memiliki gen penanda seleksi dan gen pelapor, serta memiliki situs pemotongan enzim restriksi untuk memudahkan penyisipan DNA ke dalam vektor plasmid[7].
Penamaan plasmid
Pada awalnya penamaan plasmid didasarkan pada sifat fenotipe yang dikodekan oleh DNA plasmid tersebut.[8] Contohnya plasmid ColE1 yang berasal dari E. coli dapat menyandikan bakteriocin colicin.[8] Banyaknya laboratorium ataupun institusi yang membuat plasmid kloning membuat sistem penamaan tersebut berubah. Untuk standardisasi penulisan plasmid, digunakan huruf "p" yang diikuti oleh inisial huruf kapital dan angka[8]. Huruf kapital diambil dari nama institusi atau laboratorium tempat plasmid tersebut berasal ataupun dari nama penemu plasmid tersebut[8]. Sedangkan, angka yang ada merupakan kode antara dua laboratorium tempat plasmid tersebut dibuat[8]. Contohnya: pBR322, "p" menyatakan plasmid, BR merupakan laboratorium tempat plasmid tersebut pertama kali dikonstruksi (BR dari Bolivar dan Rodriguez, perancang plasmid tersebut), sedangkan 322 menyatakan di laboratorium mana plasmid ini dibuat, banyak pBR lainnya seperti pBR325, pBR327, dll.[8]
Mekanisme mencegah pembuangan plasmid
Untuk mencegah pembuang plasmid dari sel yang tidak lagi membutuhkannya, terdapat beberapa mekanisme yang sudah diketahui.[4] Salah satunya adalah beberapa plasmid menyandikan protein yang dapat membunuh sel yang membuangnya.[4] Mekanisme ini disebut ketergantungan plasmid (plasmid addiction) yang diklasifikasikan menjadi tiga jenis berdasarkan aksi yang dilakukan protein antitoksin yang disandikan plasmid.[4] Ketiga jenis aksi tersebut adalah berinteraksi dengan toksin, melindungi target yang akan diserang toksin, dan menghambat ekspresi toksin tersebut.[4]
Referensi
- ^ a b c (Inggris)Royston C. Clowes (1972). "Molecular Structure of Bacterial Plasmids" (PDF). Bacteriological Reviews. 36 (3): 361–405.
- ^ (Inggris)Hinnebusch J, Barbour AG (1991). "Linear plasmids of Borrelia burgdorferi have a telomeric structure and sequence similar to those of a eukaryotic virus" (PDF). J Bacteriol. 173 (22): 7233–7239.
- ^ a b c (Inggris)Brown, Terry A. (2010). Gene Cloning and DNA Analysis: An Introduction. Wiley-Blackwell. ISBN 978-1-4051-8173-0.Hal. 35-36
- ^ a b c d e f g h i (Inggris)Gregory Phillips G, Funnell BE (2004). Plasmid biology. Washington: ASM Press. ISBN 978-1-55581-265-2.Hal.1-6
- ^ Lederberg, J. (1952-10). "Cell genetics and hereditary symbiosis". Physiological Reviews. 32 (4): 403–430. doi:10.1152/physrev.1952.32.4.403. ISSN 0031-9333. PMID 13003535.
- ^ Hayes F, Chapter 1 - The function and organization of plasmids. InNicola., Casali,; 1969-, Preston, Andrew, (2003). E. coli plasmid vectors : methods and applications. Totowa, N.J.: Humana Press. ISBN 1588291510. OCLC 51305670.
- ^ a b (Inggris)Molecular Cell Biology. W. H. Freeman. 2007. ISBN 978-0-7167-7601-7.
- ^ a b c d e f (Inggris)Route maps in gene technology. Wiley-Blackwell. 1997. ISBN 978-0-632-03792-6. Hal.176-177