Pengembangan In House Taq DNA Polimerase Rekombinan Berbasis Gen Sintetik dan Aplikasinya

Abstract

Biologi molekuler merupakan salah satu disiplin ilmu dasar yang berperan penting dalam menunjang berkembangnya bioteknologi modern. Salah satu teknik yang digunakan dalam bidang biologi molekuler adalah teknik PCR yang membutuhkan enzim termostabil tahan panas. Taq DNA polimerase adalah enzim termostabil yang banyak digunakan untuk amplifikasi DNA dalam teknik PCR. Enzim ini awalnya dikarakterisasi dan diisolasi dari bakteri termofilik yaitu Thermus aquaticus, namun terdapat kesulitan untuk mengembangkan enzim ini jika menggunakan sistem inang asli. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan enzim Taq DNA polimerase rekombinan berbasis gen sintesis menggunakan sistem ekspresi E.coli. Cetakan runutan nukleotida gen Taq DNA polimerase diperoleh dari data GeneBank J04639.1 dan optimasi kodon dilakukan sebelum gen disisipkan ke dalam vektor pET151/D-TOPO. Sintesis gen dilakukan di GenArt Gene Synthesis (Thermofisher Scientific, USA). Gen sintetik Taq DNA polimerase kemudian diekspresikan menggunakan bakteri E.coli BL21 dan diinduksi menggunakan IPTG (Isopropyl-β-D thiogalactopyranoside). Pemurnian enzim rekombinan Taq DNA polimerase dilakukan menggunakan kromatografi afinitas Ni2+-NTA dan enzim murni yang dihasilkan diaplikasikan pada teknik PCR. Gen Taq DNA polimerase berukuran sebesar 2685 pb berhasil disisipkan ke dalam vektor pET151/D-TOPO dan analisis hasil ekspresi dilakukan menggunakan teknik SDS PAGE dan menunjukkan protein target yang spesifik berukuran 100.9 kDa. Konsentrasi dan aktivitas enzim yang dimurnikan berturut turut adalah 5.17 mg/mL dan 4.647 U/μL. Aplikasi enzim ini pada teknik PCR menunjukkan bahwa enzim ini dapat mengamplifikasi gen target mulai dari 200 pb hingga 3500 pb amplikon dengan konsentrasi DNA cetakan minimum 10 ng/μL. Hal ini mengindikasikan bahwa in house enzim Taq DNA polimerase rekombinan yang dibuat berdasarkan gen sintesis telah berhasil diekspresikan, dimurnikan, dan diterapkan untuk teknik PCR dan dapat diterapkan dalam bidang bioteknologi khususnya dalam teknik PCR/RT-PCR