Akhirnya Genom Lengkap Manusia Telah Rampung Dipetakan

blank

Peneliti di University of California Santa Cruz, yang dipimpin oleh Karen Miga, mengklaim telah berhasil mengurutkan sekuens DNA manusia secara utuh, termasuk beberapa persen yang dahulu belum berhasil disekuens. Hal ini bisa menjadi pertama kalinya dilaporkan genom organisme vertebrata (hewan bertulang belakang) yang berhasil diurutkan DNA-nya secara lengkap. Bahkan mereka mengatakan bahwa sekuens DNA tersebut telah ditata (assembled) dari kesuluruhan genom manusia.

DNA adalah cetak biru kehidupan suatu organisme, dengan kepanjangan deoxyribonucleic acid atau asam deoksiribonukleotida. Sementara itu, genom adalah satu set lengkap DNA dari suatu organisme.  DNA merupakan biomolekul yang menyimpan semua instruksi genetik terkait suatu organisme tersebut. Informasi genetik ini sangat penting dalam mendukung seluruh aktivitas seluler setiap organisme yang hidup. Instruksi ini berupa urutan basa-basa DNA yang hanya tersusun oleh empat huruf yaitu Adenine (A), Guanine (G), Cytocine (C) dan Thymine (T). Urutan dari keempat huruf inilah yang menentukan kehidupan organisme, sehingga perlu dipetakan sebagai dasar dalam mempelajari kehidupan.

Genom Manusia Terdiri dari Struktur DNA
Struktur Dasar DNA [1]

Pada proyek genom manusia yang selesai sekitar dua puluh tahun lalu, yaitu tahun 2000, diperkirakan masih terdapat sekitar 8% dari keseluruhan genom manusia yang masih belum tersekuens. Namun saat ini sudah berhasil disekuens seluruhnya. Para peneliti ini menggunakan teknologi mutakhir untuk mengisi kekurangan dari laporan draft pertama genom manusia yang lalu. Namun, studi ini baru dipublikasikan sebagai preprint, belum mendapatkan peer review dari peneliti lainnya selain dari tim mereka.

Dengan adanya tambahan sekuens DNA yang baru ini, total genom manusia yang awalnya sekitar 2,92 milyar pasang basa, kini menjadi lebih dari 3,05 milyar pasang basa, meningkat sekitar 4,5% [2].  Jumlah gen yang terhitung meningkat sebanyak 0,4% [2]. Perlu diketahui bahwa gen adalah bagian dari DNA yang memiliki satu kesatuan fungsi tertentu, misalnya sebagai penyandi protein atau enzim tertentu. Sebagai contoh gen insulin pada manusia, berarti satu kesatuan urutan DNA yang mengkode urutan asam amino pembentuk protein hormon insulin.

Perkembangan teknologi sekuensing DNA yang sangat pesat saat ini menjadi tonggak keberhasilan dalam pembacaan urutan genom DNA manusia ini. Pasalnya, para peneliti ini menggunakan teknologi sekuensing yang dikembangkan oleh Perusahaan Pacific Biosciences of Menlo Park dan juga Oxford Nanopore. Kedua teknologi ini telah dijadikan patokan dalam teknologi sekuensing DNA.

Sekuensing DNA dengan Teknologi Pacific Bioscience
Prinsip Kerja Sekuensing DNA dengan Teknologi Pacific Bioscience [3]

Dengan keberhasilan dalam pemetaan genom manusia ini, kita dapat memahami secara lebih komprehensif bagaimana gen diatur dan diekspresikan dalam tubuh organisme. Selain itu juga hal ini telah mematahkan fakta yang mengatakan bahwa sampai saat ini belum ada yang berhasil membaca urutan genom vertebrata secara lengkap.

Genom yang berhasil disekuens ini diambil dari hydatidiform mole yaitu hasil pembuahan sel telur yang dilakukan oleh sperma yang tidak memiliki nukleus [4], sehingga dalam sel tersebut terdapat dua rangkap kromosom yang sama persis dari 23 kromosom manusia, bukan dua set kromosom yang berbeda seperti pada umumnya kromosom yang terdapat dalam sel-sel manusia. Hal ini akan lebih memudahkan dalam pembuatan algoritma computer yang dibutuhkan untuk membaca urutan genom tersebut. Meskipun demikian, untuk menyelesaikan kekurangan 8% ini membutuhkan waktu sekitar 20 tahun, sejak diumumkannya draft pertama genom manusia. Padahal secara teknologi, pembacaan sekuens DNA saat ini semakin cepat dan semakin murah, namun mengapa memakan waktu yang cukup lama?

Jawaban dari pertanyaan tersebut adalah terletak pada bagaimana teknologi sekunesing DNA ini bekerja. Misalnya teknologi next generation sequencing (NGS) yang berbasis ilumina, teknologi ini dapat mengurutkan DNA dengan cara membaca potongan-potongan kecil dari rantai DNA, kemudian disejajarkan seperti layaknya puzzle, hingga didapatkan urutan DNA yang sangat panjang. Sementara itu, sisa 8% yang belum berhasil dipetakkan ini berupa urutan DNA berulang dengan motif pengulangan yang sangat pendek misalnya “AGAGAGA”, tentu saja hal ini akan sangat menyulitkan algoritma super komputer dalam mengurutkannya.

Sekuensing DNA dengan teknologi Illumina
Prinsip Kerja Sekuensing DNA dengan teknologi Illumina [5]

Oleh karena itu, maka dalam menyelesaikan misi ini, digunakan teknologi oxford nanopore dan pacific bioscience karena keduanya tidak memotong DNA menjadi potongan-potongan kecil sebelum disekuens. Oxford nanopore menggunakan lubang kecil berukuran nano untuk dapat dilalui oleh rantai DNA dan membaca setiap basa DNA yang melewati lubang tersebut. Sementara Pacific Biocience menggunakan teknologi laser untuk mendeteksi basa nukleotida secara berulang-ulang sehingga menghasilkan pembacaan yang akurat. Kedua teknologi ini membutuhkan biaya yang lebih mahal dibandingkan dengan teknologi Illumina.

Teknologi Sekuensing DNA dengan Oxford Nanopore Sequencing
Prinsip Kerja Teknologi Sekuensing DNA dengan Oxford Nanopore [6]

Kedepannya, diharapkan akan semakin banyak genom manusia yang disekuens dengan menggunakan teknologi tersebut. Sekuens genom DNA ini dapat menjadi referensi dalam memecahkan misteri di berbagai bidang ilmu. Namun, sekuens referensi ini akan terus bertambah karena jumlah ras manusia di Dunia ini sangat banyak dan setiap ras memiliki kergaman DNA yang sangat banyak.  

References

[1] Pray, L.A., 2008. Discovery of DNA Structure and Function: Watson and Crick. https://www.nature.com/scitable/topicpage/discovery-of-dna-structure-and-function-watson-397/. diakses 05 Juni 2021, 09:00.

[2] Herper, M. 2021. Researchers claim they have sequenced the entirety of the human genome — including the missing parts. https://www.statnews.com/2021/06/01/researchers-claim-they-have-sequenced-the-entirety-of-the-human-genome-including-the-missing-parts/. diakses 05 Juni 2021, 09:15.

[3] Roads, A., Au, K.F. 2015. PacBio Sequencing and Its Applications. Genomics, Proteomics & Bioinformatics. 13(5): 278-289. Doi: https://doi.org/10.1016/j.gpb.2015.08.002

[4] Medlineplus. 2021. Hydatidiform mole. https://medlineplus.gov/ency/article/000909.htm. diakses 5 Juni 2021, 10:00

[5] Illumina. 2021. Sample Multiplexing Overview. https://www.illumina.com/techniques/sequencing/ngs-library-prep/multiplexing.html. diakses 5 Juni 2021, 10:00

[6] He, M., Chi, X., Ren, J. 2020. Applications of Oxford Nanopore Sequencing in Schizosaccharomyces pombe. in Xiao W. (eds) Yeast Protocols. Methods in Molecular Biology, vol 2196. Humana, New York, NY. https://doi.org/10.1007/978-1-0716-0868-5_9.

Setelah selesai membaca, yuk berikan artikel ini penilaian!

Klik berdasarkan jumlah bintang untuk menilai!

Rata-rata nilai 5 / 5. Banyaknya vote: 4

Belum ada yang menilai! Yuk jadi yang pertama kali menilai!

Baca juga:
Muhammad Dailami
Artikel Berhubungan:

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *