Tim ilmuwan internasional melakukan penelitian secara meluas dengan kromosom ragi. Mereka menghapus gen yang tidak diinginkan atau 50.000 pasangan basa DNA yang mereka anggap tidak perlu untuk reproduksi dan pertumbuhan kromosom.

Mereka juga menghapus apa yang disebut 'sampah DNA' - bagian dari kode genetik yang tidak membuat protein dan unsur 'gen lompat' - yang secara acak ada pada genom dan dapat menyebabkan mutasi. Mereka kemudian memasukkan rancangan kromosom itu dalam sel-sel ragi hidup, sehingga dapat memberikan kemampuan yang tidak ditemukan dalam ragi alami.

"Penemuan ini adalah modifikasi kromosom paling ekstensif yang pernah dibangun," kata Jef Boeke dari Langone Medical Center, Universitas New York, yang merupakan kepala tim yang memimpin usaha. Penemuan ini dipublikasikan di edisi jurnal online Science.

Sementara tim-tim lain memodifikasi bakteri dan DNA, Boeke menyuguhkan hasil penelitian pertama mengenai kromosom sintetis dalam eukariot - organisme yang mengandung sel inti, seperti halnya sel pada manusia.

Menghasilkan kemampuan baru bagi ragi

Pencapaian ini memakan waktu tujuh tahun. Penelitiannya melibatkan perancangan desain kromosom yang dibantu komputer, untuk membangun salah satu dari 16 kromosom dalam ragi, yang dikenal secara ilmiah sebagai Saccharomyces cerevisiae.

Versi sintetis - yang para ilmuwan sebut synIII - adalah versi ramping dari ragi alami
kromosom III, yang memiliki 316.667 pasangan basa. Tim mengambil kromosom ini karena unsur itu merupakan yang terkecil dan mengontrol bagaimana sel-sel ragi berkawin-mawin serta mengalami perubahan genetika.

"Kami telah menunjukkan bahwa sel-sel ragi sintetis ini merupakan kromosom yang sangat normal. Mereka berperilaku hampir identik dengan sel-sel ragi liar. Hanya saja mereka sekarang memiliki kemampuan baru dan dapat melakukan hal-hal yang tidak bisa dilakukan ragi liar," kata Boeke.

Metode tersebut dapat digunakan untuk meningkatkan kemampuan ragi untuk berkembang di kondisi lingkungan sulit, seperti misalnya pada konsentrasi alkohol yang sangat tinggi.

Jim Collins dari Universitas Boston dan pelopor di bidang itu menyebut karya Boeke sebagai "pencapaian dalam biologi sintetis," di bidang ilmu yang menerapkan prinsip-prinsip teknik untuk sistem kehidupan.

"Perkembangan ini memungkinkan percobaan baru pada evolusi genom dan menyoroti kemampuan kita dalam memodifikasi," kata Collins, yang timnya pernah memenangkan hibah dari Yayasan Gates pada tahun 2012 untuk merancang sebuah probiotik bakteri yogurt yang bisa untuk menetralkan infeksi kolera.

Manfaat pengembangan kromosom ragi

Hasil dari penemuan ini juga bermanfaat dalam membuat obat-obatan langka, seperti artemisinin untuk malaria, atau vaksin tertentu - termasuk untuk hepatitis B - yang berasal dari ragi. Ragi sintetis juga bisa digunakan untuk membuat lebih banyak bahan bakar biologis yang efisien, seperti alkohol, butanol, dan biodiesel.

Lei Wang, yang merupakan asisten profesor Biologi dan Kimia Proteomika Laboratorium Institut Salk untuk Studi Biologi La Jolla, Kalifornia, menyatakan terkesan dengan hasil kerja tim Boeke. Dikatakannya, "Mereka dapat melakukan hal yang sangat berani untuk organisme."

Laboratorium-laboratorium di Amerika Serikat, Inggris, Cina dan India kini terus bekerja membuat versi sintetis dari semua organisme 16 kromosom hingga tahun 2017, dan Boeke berpikir mungkin ada setidaknya satu atau dua kromosom ragi yang juga dapat dihasilkan tahun ini.

AP/CP(rtr)