Mekanisme Metode Transfer Gen

Transfer gen dapat  terjadi/dilakukan melalui serangkain metode/ mekanisme berikut:

a.      Transformasi

Transformasi merupakan pengambilan DNA oleh bakteri dari lingkungan di sekelilingnya. DNA yang berada di sekitar bakteri (DNA asing) dapat berupa potongan DNA atau fragmen DNA yang berasal dari sel bakteri lainnya atau dari organisme lainnya. Masuknya DNA dari lingkungan ke dalam sel bakteri ini dapat terjadi secara alami. Fenomena transformasi ini telah diamati oleh Griffith (1928) dan kelompok Avery (1944). Griffith (1928) telah menemukan bahwa strain bakteri yang tidak virulen (strain yang penampilan koloninya kasar) dapat berubah sifatnya menjadi strain yang virulen (penampilan koloninya halus). Perubahan sifat ini disebabkan karena strain yanng tidak virulen (strain kasar) dicampuran dengan sel-sel bakteri strain virulen (strain halus) yang telah dimatikan.

                                                        Gambar 1. Bagan Transformasi Gen

Avery, McCleod, dan McCarty (1944) menemukan bahwa perubahan sifat atau transformasi dari bakteri kasar menjadi bakteri halus atau perubahan dari tidak virulen menjadi virulen tersebut disebabkan oleh adanya DNA dari sel bakteri halus yang masuk ke dalam sel bakteri kasar. Berdasarkan pada mekanisme transformasi alami ini, kita dapat melakukan transformasi bakteri secara buatan. Dengan perlakuan tertentu, kita dapat memasukkan potongan DNA ke dalam sel bakteri. Prinsipnya sederhana yaitu mencampurkan sel-sel bakteri hidup dengan potongan DNA tertentu di dalam tabung reaksi. Beberapa waktu kemudian kita dapat menyeleksi sel-sel bakteri yang sudah mengandung potongan DNA tertentu tersebut.

                                                                 Gambar 2. Transformasi Gen

b.      Konjugasi

Konjugasi merupakan perpindahan DNA dari satu sel (sel donor) ke dalam sel bakteri lainnya (sel resipien) melalui kontak fisik antara kedua sel. Sel donor (sel jantan) memasukkan sebagian DNA-nya ke dalam sel resipien (sel betina). Transfer DNA ini melalui pili seks yang dimiliki oleh sel jantan. Sel betina tidak memiliki pili seks. DNA dari sel jantan berpindah ke dalam sel betina secara replikatif. Oleh karena itu, setelah proses konjugasi selesai, sel jantan tidak kehilangan DNA. Setelah konjugasi selesai kedua sel berpisah kembali dan jumlah sel tidak bertambah (setelah konjugasi tidak dihasilkan anak sel). Oleh karena itu, proses konjugasi ini disebut juga sebagai proses atau mekanisme seksual yang tidak reproduktif.

                                                 Gambar 3. Konjugasi, Transformasi, Transduksi Gen

c.       Elektroporasi

Elektroporasi merupakan metode yang menggunakan kejutan listrik untuk memperbesar pori-pori membran sel sehingga meningkatkan permeabilitas membran. Untuk melakukan metode ini, sel harus terlebih dahulu ditumbuhkan pada media hingga mencapai masa di sekitar pertengahan fase log. Kemudian sinyal elektrik akan menginduksi perbesaran pori-pori membran sehingga molekul yang berukuran kecil seperti DNA dapat masuk (Gruber, 1995; Watson JD, 2008).

                                                                 Gambar 4. Peralatan Elektroporasi

 Metode ini memiliki kemungkinan berhasil yang tinggi serta efisiensi yang tinggi dibanding metode transformasi lainnya namun memiliki risiko kematian sel bakteri yang lebih besar serta biayanya pun relatif mahal. Tingkat keberhasilan dari metode ini juga tergantung pada kandungan garam yang ada di lingkungan. Selain elektroporasi, metode untuk memasukkan DNA plasmid ke dalam suatu sel adalah dengan menggunakan perlakuan gelembung liposom (berukuran nano) serta kejutan suara ( Oswald, 2007;  Suzuki, 2008)

Metode elektroporasi sudah diaplikasikan dalam berbagai bidang. Dalam bidang pertanian, elektroporasi dapat digunakan untuk memodifikasi mikroorganisme agar dapat menambat nitrogen bebas yaitu dengan menyisipkan gen yang dapat menambat nitrogen bebas. Selain itu juga dapat dihasilkan tanaman transgenik yang memiliki genotipe yang lebih istimewa (seperti peningkatan mutu, rasa dan ketahanan misalnya). Dalam bidang kedokteran, elektroporasi juga dapat digunakan untuk menyisipkan gen ke dalam suatu bakteri untuk penghasilan produk komersil seperti hormon insulin yang berguna untuk penderita diabetes. Selain itu, di bidang bioremediasi, elektroporasi dapat digunakan untuk memodifikasi mikroorganisme sehingga mikroorganisme dapat digunakan untuk mengatasi permasalahan seperti tumpahan minyak di laut dengan memindahkan gen yang menyandikan enzim yang dapat menguraikan minyak pada bakteri target (Seidman, 2001;  Madigan, 2009)

d.      Transfer gen dengan mediasi liposom

Liposom adalah molekul lipid sirkular, yang memiliki interior cair yang dapat membawa asam nukleat. beberapa teknik telah dikembangkan untuk merangkum DNA dalam liposom. Transfer gen dengan mediasi liposom disebut sebagai lipofection.

Pada transfer fragmen DNA dengan liposom, potongan-potongan DNA bisa dikemas dalam liposom. Liposom ini dapat melekat pada membran sel dan menyatu dengan mereka untuk mentransfer fragmen DNA. Dengan demikian, DNA memasuki sel dan kemudian menuju nukleus.

e.       Transfer langsung

Transfer DNA ke dalam nukleus secara langsung juga dapat menggunakan teknik mikro injeksi dan penembakan/pengeboman partikel.