Bab 12 [PDF]

Citation preview

BAB 12 TRANSDUKSI PADA BAKTERI



Transduksi ditemukan pada 1952 oleh N. Zinder, Joshua Lederberg serta Ester Lederberg. Transduksi adalah rekombinasi genetik pada bakteri yang diperantarai oleh fag, yang terjadi setelah terlebih dahulu suatu partikel fag membawa sebuah kromosom dari satu bakteri (donor) ke bakteri lain (resipien). Fag Virulen dan Virulen Sedang Fag yang terlibat dalam proses transduksi tergolong yang bersifat virulen maupun virulen sedang. Fag virulen selalu memperbanyak diri dan memecahkan sel inang setelah infeksi. Di lain pihak, fag yang bersifat virulen sedang mempunyai dua alternatif pilihan seelah infeksi, yaitu menjalani siklus litik atau menjalani jalur lisogenik.



Gambar 12.1 Siklus hidup litik suatu fag virulen, misalnya T2 atau T4



Gambar 12.2 Siklus hidup suatu fag yang bersifat virulen sedang semacam fag λ



Selama menjalani siklus litik, fag melakukan reproduksi dan memecahkan sel inang, sedangkan selama menjalani siklus lisogenik, kromosom fag diintegrasikan ke dalam kromosom inang dan bereplikasi. Kromosom fag yang terintegrasi dengan kromosom sel inang disebut sebagai profag. Berkenaan dengan siklus lisogenik yang ditunjukkan pada Gambar 12.2, terkadang mekanisme yang mempertahankan kromosom fag tetap terintegrasi dengan kromosom inang terganggu atau hilang, yang mengakibatkan kromosom fag terpisah (yang dapat diinduksi oleh faktor lingkungan) lagi dari kromosom inang, dan fag selanjutnya menjalani siklus litik. Prosesterintegrasinya kromosom fag ke dalam kromosom inang terjad melalui mekanisme rekombinasi spesifik tapak. Macam Transduksi Terbagi menjad dua tipe transduksi yaitu transduksi umum dan transduksi khusus. Transduksi Umum Pada transduksi umum, potongan DNA bakteri yang ditangkap oleh fag yang kemudian dipindahkan ke bakteri resipien, merupakan potongan acak kromosom bakteri. Dalam hal ini, gen apapun dapat ditransduksikan. Transduksi umum diperantarai oleh beberapa fag virulen dan yang bersifat virulen sedang tertentu yang kromosomnya tidak terintegrasi di tapakk pelekatan khusus pada kromosom inang.



Gambar 12.3 Bagan Kejadian Transduksi umum antara strain-strain E. coli yang diperantarai oleh fag P1



Dari gambar tersebut, terlihat bahwa pada tahap 1, sel donor E. coli yang tergolong wild-type terinfeksi fag P1 yang bersifat virulen sedang. Selanjutnya, DNA sel inang terpotongpotong selama siklus litik (tahap 2) dan pada tahap 3 selama perakitan fag turunan beberapa potongan kromosom bakteri dicakupkan ke dalam beberapa fag turunan sehingga menghasilkan fag-fag pentransduksi. Pada tahap 4, menyusuli lisis sel sejumlah kecil fag pentransduksi ditemukan di dalam lisat fag. Pada tahap 5, fag pentransduksi menginfeksi suatu bakteri resipien yang bersifat auksotrofik, dan pada tahap 6 terlihat bahwa suatu kejadian pindah silang ganda mengakibatkan terjadinya pertukaran gen antara donor dan sel resipien. Tahap 7, terbentuk suatu transduktan stabil, yang memiliki genotip yang sama. Berkenaan dengan transduksi umum, setelah suatu fag pentransduksi menyuntikkan sebuah fragmen DNA inang ke dalam sel resipien, fragmen tersebut dapat berintegrasi ke dalam kromosom inang atau tidak terintegrasikan dan tetap berada bebas dalam sitoplasma. Integrasi ke dalam kromosom inang berlangsung mirip dengan integrasi DNA yang melakukan transformasi, terkecuali bahwa segmen DNA yang diintegrasikan merupakan unting ganda. Jika fragmen DNA yang disuntikkan tidak terintegrasikan ke dalam kromosom inang, maka fragmen tersebut tidak melakukan replikasi dan akan diwariskan hanya ke satu sel turunan selama tiap pembelahan sel. Dalam hal ini, gen-gen yang terletak pada fragmen kromosom yang ditransduksikan dapat diekspresikan, sekalipun tidak terintegrasi, serta sel-sel yang



membawahi fragmen pentransduksi yang tidak terintegrasi disebut sebagai transductan abortif. Frekuensi produksi partikel-partikel pentransduksi rendah, yaitu hanya satu di antara 105-107 partikel turunan yang ada di dalam suatu lisat mengandung DNA bakteri. Oleh karena itu, peluang suatu sel mengalami dua kali transduksi. Dalam hal ini, kotraduksi dua atau lebih penanda genetik memperlihatkan bahwa letak penanda-penanda itu relatif berdekatan dan frekuensi kotranduksi dua penanda manapun merupakan petunjuk tentang tingkat pautan antara keduanya. Berikut penjelasan tentang pemanfaatan data kotransduksi untuk mengungkap jarak gen taksiran. Contoh, kita sedang berusaha memetakan beberapa gen E. coli dengan cara memanfaatkan kotransduksi yang diperantarai oleh fag P1 yang bersifat virulen sedang. Strain E. coli donor adalah leu+ thr+ azir. Strain E. coli tersebut dapat hidup pada medium minimal serta resisten terhadap racun metabolik sodium azida. Sel resipien adalah leu thr aziS. strain E. coli resipien ini membutuhkan suplemen leusin dan threonin dalam medium kulturnya serta sensitif terhadap sodium azida. Fag P1 ditumbuhkan pada sel-sel donor bakteri serta lisat fag digunakan untuk perlakuan transduksi terhadap sel bakteri resipien. Lebih lanjut transduktan diseleksi untuk setiap penanda donor dan kemudian dianalisis untuk keberadaan penanda yang tidak diseleksi lainnya. Data yang terungkap, ditunjukkan tabel 12.1 Penanda yang diseleksi



Penanda-penanda yang tidak diseleksi



Leu+



50% = azir 2% = thr+



thr+



3% = leu+ 0% = azir



Berdasarkan tabel 12.1, terlihat bahwa jika transduktan yang diseleksi adalah leu+, 50% diantaranya yang ikut ditransduksi adalah azir dan 2% lainnya yang juga ditransduksi adalah thr+, sedangkan apabila transduktan yang diseleksi adalah thr+, ternyata 3% diantaranya yang ikut ditransduksi adalah leu+ sedangkan 0% azir yang ikut ditransduksi. Makna singkatnya, dapat dijelaskan bahwa letak gen leu lebih dekat dengan gen thr dibanding terhadap gen azi.



QnA: 1. Transduksi pada bakteri terbagi menjadi dua macam, yaitu transduksi khusus dan transduksi umum. Bagaimana perbedaan mengenai kedua transduksi tersebut? Jawab: a. pada transduksi umum, potongan DNA bakteri yang dipindahkan fag ke sel resipien merupakan potongan acak dan tidak diintegrasikan pada tapak-tapak pelekatan khusus. Fag yang memindahkan potongan DNA bakteri pada transduksi umum merupakan yang virulen dan yang virulen sedang. Data kotransduksi pada transduksi umum dapat dimanfaatkan untuk menaksir jarak antar gen. b. Pada transduksi khusus, potongan DNA bakteri yang dipindahkan fag ke sel resipien merupakan potongan khusus tertentu, serta fag yang memindahkan potongan DNA itu pun merupakan fag khusus. Integrasi kromosom fag yang membawa kromosom bakteri itu juga terjadi pada tapak-tapak pelekatan khusus. Fag yang memindahkan potongan DNA bakteri pada transduksi umum tergolong fag yang bersifat virulen sedang saja. 2. Bagaimana prinsip dasar mengenai peranan transformasi pada urutan gen? Jawab: Secara operasional, transformasi dapat digunakan untuk mengungkap pautan gen, urutan gen, serta jarak peta. Penanda-penanda genetik pada kromosom donor yang digunakan berdekatan satu sama lain. Dalam hal ini, jika letak penanda-penanda genetik pada kromosom donor berjauhan, maka penanda-penanda tersebut tidak akan pernah terbawa molekul DNA pentransformasi yang sama. Penanda-penanda genetik selalu terletak pada fragmen DNA yang berlainan.