Plasmid adalah unsur genetik yang terjadi secara alami yang ditemukan dalam organisme mikroba. Mereka dapat ditemukan di semua tiga domain mikroba – archaea, bakteri, dan eukariot / eukaryota. Artikel ini menguraikan konsep plasmid bersama dengan fungsinya, jenis, dan aplikasi. Ekstrakromosomal untai ganda DNA yang ditemukan dalam sitoplasma mikroba disebut plasmid.
Ini adalah entitas genetik yang stabil yang dapat mereplikasi dirinya sendiri secara otonom, independen dari DNA kromosom dari organisme inang. Fitur karakteristik termasuk ukurannya yang kecil dan kepemilikan gen yang meminjamkan kualitas bermanfaat bagi organisme. Gen-gen ini, bagaimanapun, tidak penting untuk kelangsungan hidup organisme. Jumlah gen yang terkandung dan ukuran plasmid bervariasi dari tiap organisme. Juga, variasi dalam jumlah salinan yang diamati. Nomor Salin mengacu pada jumlah salinan plasmid yang hadir dalam sel inang. Ketika sel membelah, jumlah plasmid akan merata di antara sel anak.
Sebuah sel mikroba tunggal juga bisa menjadi inang untuk berbagai bentuk plasmid. Kemampuan salah satu bentuk plasmid untuk hidup berdampingan dengan bentuk yang berbeda disebut kompatibilitas, dan mereka dapat dibedakan menjadi dua jenis berdasarkan kualitas ini, yaitu plasmid yang kompatibel dan tidak kompatibel sehubungan dengan pengelompokan tertentu plasmid.
Kompatibilitas terlihat dalam kasus di mana plasmid berbeda dalam sistem replicatory mereka, sementara ketidakcocokan terlihat dalam kasus di mana plasmid memiliki proses fungsional dan replikasi yang sama. Hal ini karena kesamaan dalam mekanisme replikasi menyebabkan terbentuknya lingkungan yang kompeti-tif di mana satu plasmid mendominasi dan menghilangkan lainnya.
Mereka juga dikategorikan sesuai dengan fungsi yang berbeda yang mereka tunjukkan. Sebuah plasmid dapat dikategorikan sebagai bagian dari dua atau lebih kelompok.
Plasmid: Jenis dan Fungsi
Plasmid Resistan (R-Plasmid):
Mereka memiliki gen yang memungkinkan host untuk menjadi resisten terhadap antibiotik atau racun.
Plasmid degradatif:
Ini menanamkan sel inang dengan kemampuan untuk memetabolisme senyawa organik biasanya sulit atau tidak biasa seperti toluena dan asam salisilat.
Plasmid fertilitas (F-Plasmid):
Mereka terlibat dalam konjugasi bakteri, dan memiliki gen (tra-) yang memulai pembentukan F-pilus untuk memungkinkan konjugasi. Materi genetik ditransfer melalui pilus ini antara sel-sel terkonjugasi. Ini adalah penularan sendiri, dan F-pilus juga disebut pilus seks.
Col Plasmid atau coligenik:
Plasmid ini menghasilkan racun yang disebut bakteriosin yang mematikan bakteri, tetapi kepemilikan plasmid ini membuat inang tahan terhadap racun.
Tumor-inducing Plasmid (Ti-Plasmid):
Mereka mampu mengubah sel inang menjadi patogen. Mereka terjadi di Agrobacterium tumefaciens, patogen yang menyebabkan penyakit crown gall pada tanaman. Saat infeksi, plasmid ditransfer ke sel-sel normal dari tanaman di mana ia berproliferasi dan selanjutnya memperburuk penyakit dengan beralih ke keadaan tumor. Dalam keadaan seperti itu, sel-sel mensintesis racun, dan faktor virulensi lainnya.
Plasmid sebagai Vektor
Dalam konteks rekayasa genetika, plasmid yang dimodifikasi untuk membawa gen non-diri disebut vektor. Hal ini digunakan untuk mengekspresikan atau membungkam gen tertentu dalam organisme inang. Hal ini juga dapat digunakan untuk menginduksi produksi beberapa salinan gen. Gen yang diinginkan dimasukkan ke dalam plasmid vektor dengan cara pembatasan / ligasi dilakukan dengan menggunakan enzim restriksi yang sesuai.
Vektor tidak hanya memiliki kemampuan untuk membawa gen tetapi juga berbagai fitur lainnya. Fitur-fitur ini termasuk resistensi antibiotik (kanamisin atau Ampisilin), asal situs replikasi, yang diidentifikasi oleh mesin replikasi inang dan digunakan untuk meniru plasmid, dan situs beberapa kloning (MCS). Hal ini juga disebut situs polylinker, dan merupakan hamparan DNA yang terdiri dari beberapa urutan target enzim restriksi tertentu. Situs ini dapat digunakan untuk dengan mudah memasukkan gen yang diinginkan untuk tujuan percobaan. Vektor juga memiliki promotor urutan dekat MCS untuk ekspresi produk gen yang efisien. Selain itu, di beberapa vektor, MCS ditempatkan dalam daerah pengkode gen reporter tersebut sehingga jika gen yang diinginkan diikat dengan baik, gen yang mengandung MCS terganggu, dan karenanya, tidak diungkapkan. Akibatnya, ekspresi gen reporter akan menunjukkan gen non-ligasi yang diinginkan. Gen reporter dipilih sedemikian rupa sehingga ekspresi dapat ditentukan secara visual (kromogenik).
Vektor yang diikat diperkenalkan dalam sel inang dengan proses yang disebut transformasi, dan sel-sel inang ini dibiakkan dalam medium yang mengandung antibiotik. Sel-sel yang berubah, karena kepemilikan gen resistensi plasmid itu, tidak akan terpengaruh, tetapi akan bertahan dan berkembang biak, sedangkan sel-sel non-berubah akan rentan terhadap antibiotik, dan karenanya, akan binasa. Karena ketahanan gen membantu dalam memilih sel yang berubah, hal itu disebut penanda seleksi. Sel-sel yang dipilih kemudian dipanen dan digunakan untuk eksperimen. Kapasitas vektor dalam hal ukuran insert adalah 30 sampai 40 kbp (kilo pasangan basa). Ketika gen yang lebih besar yang akan dimasukkan, vektor virus atau vektor buatan yang digunakan.
Jenis Vektor Plasmid
Vektor Ekspresi:
Mereka digunakan untuk mengekspresikan protein non-diri dalam sel inang. Mereka juga dapat digunakan untuk mengekspresikan gen yang berfungsi dalam genom inang. Mereka berisi urutan promotor bersama dengan urutan terminator transkripsi dan gen yang disisipkan. Daerah promoter mendorong transkripsi memasukkan gen ke dalam transkrip RNA, dan urutan terminator transkripsi berhenti setelah gen telah ditranskrip untuk mencegah generasi transkrip panjang yang bisa, pada gilirannya, menyebabkan kesalahan RNA.
Vektor Kloning:
Ini adalah jenis vektor yang digunakan untuk tujuan memperkenalkan gen ke dalam sel inang. Setelah gen ini berhasil dikloning dan diungkapkan dalam sel inang melalui transformasi, dapat dimanipulasi sesuai kebutuhan selama percobaan. Ini tidak setiap gen khusus terpisah dari MCS, gen reporter, dan penanda seleksi.
Vektor Shuttle: –
Mereka adalah vektor khusus yang dapat berkembang biak dan mengekspresikan memasukkan gen pada dua sistem host yang berbeda. Hal ini memungkinkan para ilmuwan untuk mempelajari efek dari produk gen dalam dua lingkungan host yang berbeda. Vektor shuttle yang paling umum adalah mereka yang dapat berkembang dalam Saccharomyces cerevisiae dan Escherichia coli.
Plasmid eksperimental:
Plasmid hasil modifikasi yang digunakan untuk mencegah infeksi virus, menargetkan gen tertentu, dan mengatur pola pertumbuhan sel tertentu, yang disebut plasmid eksperimental. Struktur yang unik mereka memungkinkan mereka untuk mengangkut berbagai gen ke dalam sel inang. Berbagai jenis plasmid eksperimental adalah sebagai berikut.
➺ RNAi (RNA Interference) – vektor ini mengungkapkan dan memanfaatkan konsep Mirna dan siRNA untuk mengatur ekspresi gen. Molekul RNA ini mengikat molekul mRNA dari gen target dan meningkatkan atau menurunkan ekspresi. Mekanisme ini digunakan untuk memberikan perlawanan terhadap infeksi virus dengan mencegah proliferasi partikel virus di dalam sel.
➺ Lentiviral, retroviral, dan vektor adenoviral – vektor ini adalah bentuk yang paling efisien dari vektor untuk tujuan pengiriman gen. Virus ini mengangkut gen dalam sel non-diving, dan karena sifat lisogenik virus ini, pemasukan gen dapat dimasukkan ke dalam genom inang juga.
➺ Mouse Targeting – Teknik ini melibatkan penggunaan plasmid vektor untuk mengubah sel, dan kemudian, mengganti gangguan fungsi alel gen di host dengan fungsi alel gen yang sama yang dimiliki oleh plasmid. Teknik ini didasarkan pada konsep rekombinasi homolog, dan dapat digunakan untuk memperbaiki atau ekspresi gen diam, dan juga untuk memasukkan mutasi untuk tujuan percobaan.
➺ Luciferase – vektor ini memiliki gen luciferase, yang jika diungkapkan menghasilkan enzim oksidatif neon. Gen ini bertindak sebagai gen pelapor dalam vektor ekspresi.
➺ Cre / Lox – Ini mempekerjakan teknologi rekombinase spesifik lokasi, di mana enzim rekombinase Cre recombines urutan Lox pendek untuk membawa inversi DNA, inversi, inersi, dan translokasi dalam sel inang.
Aplikasi Plasmid
■ Untuk membuat organisme transgenik dengan memperkenalkan gen yang bermanfaat ke dalam sel inang. Sebagai contoh, plasmid Ti digunakan dalam patologi tanaman untuk mengembangkan resistensi pada tanaman terhadap penyakit seperti tempat holcus pada daun dan tumor mahkota empedu. Plasmid diberikan avirulent dengan menyembuhkan itu, sebelum digunakan sebagai vektor.
■ membuat dan hemat biaya produksi massal antibiotik dapat dicapai dengan menggabungkan vektor ekspresi untuk antibiotik dalam sel mikroba. Demikian pula, biomolekul lainnya juga dapat diproduksi.
■ Mereka dapat digunakan untuk mengelola terapi gen, yaitu teknik yang digunakan untuk memperbaiki gen yang cacat yang bertanggung jawab untuk pengembangan penyakit.
■ Mereka juga digunakan untuk mempelajari peran berbagai produk gen dan gen dalam sistem biologi. Hal ini dicapai dengan membungkam atau mengekspresikan gen tertentu dan mengamati efek, jika ada.
Baru-baru ini, bidang tumbuh bioinformatika telah membuat kontribusi besar terhadap peningkatan kecepatan di mana penelitian ilmiah terjadi. Berbagai program telah dikembangkan untuk mensimulasikan struktur dan fungsi plasmid dalam rangka untuk membantu memprediksi situs restriksi, rencana manipulasi gen, mengatur metodologi penelitian, dan juga untuk memprediksi tingkat keberhasilan transformasi. Hal ini membantu dalam melakukan eksperimen in silico sebelum melakukan percobaan laboratorium basah, dengan demikian, menghemat waktu, tenaga, dan sumber daya keuangan dan biologis. Contoh perangkat lunak tersebut termasuk Lasergene, MacVector, GeneConstructionKit, APE, Clone Manager, VectorFriends, dan Vector NTI.
