RSS

Produksi Alga Transgenik dan Pemanfaatan Alga di Masa Mendatang

13 Okt

Terdapat bermacam jenis alga didunia yang kemudian dikelompokkan dalam alga merah, alga coklat, alga hijau, diatom dan dinoflagellata. Pemanfaatan alga bagi kehidupan manusia saat ini telah berkembang pesat. Dimana alga dapat dimanfaatkan hamper dalam semua kebutuhan hidup manusia yaitu sebagai berikut :
1. Alga dimanfaatkan sebagai makanan manusia sejak lama. Namun saat ini pemanfaatan sebagai makanan tidak hanya sebatas makro alga, tetapi juga mikroalga yang diantaranya adalah Chlorella dan Spirulina. Makroalga memberikan suplay vitamin, mineral dan asam lemak essensial yang memberikan manfaat bagi kesehatan manusia. Mikroalga dimanfaatkan sebagai suplemen yang mengandung protein tinggi namun mudah untuk dibudidayakan.
2. Dalam pemanfaatan alga sebagai pakan hewan, memberikan nutrisi yang baik bagi hewan peliharaan seperti burung, ikan dalam aquarium, ternak. Jenis-jenis yang dimanfaatkan diantaranya Ulva spp, Glacilaria spp, caulerpa spp.
3. Mikroalga sangat dibutuhkan sebagai pakan pada budidaya bivalve dimana pada stadia larva, kerang-kerangan membutuhkan mikroalga sebagai sumber energi. Dan pada stadia dewasa, kerang akan memanfaatkan makroalga sebagai sumber nutrisi pertumbuhannya. Sebagai contoh abalone yang pada stadia larva membutuhkan Nitzschia sp sebagai pakan dan pada stadia dewasa menggunakan Glacilaria sp sebagai makanan.

4. Alga juga memberikan manfaat yang besar dalam bidah kimia dan farmasi. Yaitu sebagai edible coating obat-obatan yang memanfaatkan hydrololaid yang dihasilkan alga. Alga juga dapat menghasilkan karaginan yang dimanfaatkan sebagai pengemulsi, pengental dan penstabil berbagai produk makanan dan obat-obatan.
5. Pigmen yang dihasilkan alga sesuai warna yang dimiliki, dapat dimanfaatkan sebagai bahan pewarna alami.
6. alga seperti Phymatolyton sp dapat dimanfaatkan sebagai pupuk.
7. Alga dapat dimanfaatkan sebagai treatment limbah atau dalam bioremediasi dimana mampu memecah dan merubah limbah organic menjadi tidak berbahaya.
ASPEK UMUM
Dalam kondisi normal, terdapat lebih dari satu spesies yang menghasilkan produk yang diinginkan. Untuk itu perlu ketelitian dalam seleksi organisme pada awal transformasi alga. Pada Alga yang memiliki siklus hidup pendek dalam cairan, kultur axenic dalam media sintesis dengan kondisi lingkungan terkontrol sangat dibutuhkan pada persiapan transformasi. Sebagian besar alga adalah memiliki sifat autotrof yaitu membutuhkan cahaya. Maka alga membutuhkan cahaya, air dan nutrient dasar untuk pertumbuhan. Alga lain yang heterotrof dapat dikultur dalam kondisi gelap dengan menggunakan gula sebagai media kultur.
Genom dari alga yang diteliti dibutuhkan sebagai dasar untuk level baru pada efisiensi dan keunggulan aplikasi bioteknology dan teknologi gen alga dan produknya.
Alga memiliki bentuk dan ukuran yang sangat variatif. Sebagai contoh : Ostreococcus tauri (Chlorophyta), Cyanidioschyzon merolae (Rhodophyta), Thalassiosira pseudonana (Bacillariophyta), Chlamydomonas reinhardtii (Chlorophyta), Phaeodactylum tricornutum (Bacillariophyta), Asterionella formosa (Bacillariophyta), Triceratium favus (Bacillariophyta), Volvox carteri (Chlorophyta); Neomeris annulata (Chlorophyta), Ulva lactuca (Chlorophyta), Fucus vesiculosus (Phaeophyta), Laminaria saccharina (Phaeophyta), Macrocystis pyrifera (Phaeophyta

GENOM PROJECT DAN PRODUKSI ALGA TRANSGENIK
Sumber informasi genom alga dapat diperoleh dari NCBI maupun dalam ESTs (expressed sequence tags). Sequence genom dari mitokondria dan cloroplas lebih banyak dimiliki oleh alga dibandingkan dengan EST dan genome sequence project. Sebelum eksperimen ini dimulai, peneliti diharuskan memikrikan tentang kekerabatan organismenya. Apakah ada hubungan kedekatan sebelu ditransformasikan. Dalam beberapa tahun terakhir, terdapat berbagai jenis alga hasil transpormasi genetic yaitu :

Sebagian besar alga yang dihasilkan tersebut diatas diperoleh dari transformasi nuklir.
Efisiensi transformasi dan total hasil dari produksi transformasi tergantung kekuatan species. Sebagai contoh Cyanidioschyzon merolae ~200 transformants/µg plasmid-DNA dihasilkan ketika 3-4 x 108 cells disebar dalam plate agar. Pada Porphyridium sp. Juga dimungkinkan untuk system sebar sejumlah sel pada plate tunggal dan 2.5 x 10-4 transformants/µg DNA dapat diperbaiki. Pada Chlamydomonas reinhardtii transformasi yang efisien adalah antara 10-4 and 10-5, dan sekitar 8 x 106 cel dapat disebar pada plate. Maka akan terdapat lebih sedikit sel pada plate dibanding percobaan Cyanidioschyzon or Porphyridium , maka Chlamydomonas dapat ditransformasikan dari plate tunggal.
Penggunaan gen marker selektif pada kondisi normal dalam semua experiment menghasilkan generasi alga transgenic yang stabil, mulai dari prosentase yang sangat rendah pada treatment ke organisme berhasil ditransformasikan. Marker selektif biasanya gen resisten antibiotic yang merupakan marker dominant sebagai perlakuan baru pada beberapa transformasi strain target, tidak menjadikan masalah dari genotid respectif.
Pada penambahan marker selektif dominant, terdapat beberapa marker selektif yang tidak stabil. Seperti auxotrophic mutants dengan mutasi endogenous gen memberikan gen untuk complementasi. Mereka memiliki kekuatan besar dalam complete endogenous gene yang biasa digunakan, maka banyak marker dominant disusun dalam respektif organisme dipastikan sebelum perlakuan.
Seringkali gen marker selektif tidak dapat mengekspresikan dibawah promoter mereka sendiri, khususnya jika mereka dari sumber heterologous. Untuk itu, dalam mendapatkan kekuatan secara normal, induksibel dan jika memungkinkan, endogenous promoter sangat dibutuhkan. Beberapa penelitian menginginkan untuk mendapatkan organisme transgenic ketika mereka mempelajari temporal gen ekspresi yang menarik secara in situ atau in vivo. Untuk mendeteksi protein secara mudah, promoter dari genpartikular digunakan untuk mengarahkan ekspresi dari gen reporter yang mudah diidentifikasi dan diperlakukan. Laporan gen yangsringkali untuk enzim dimana merubah substrat pada produk berwarna atau menghasilkan emisi cahaya atau gen produk adalah fluorescent protein.,

Dasar dari hamper semua metode transformasi alga adalah pada kasus temporal permeabilitas dari membran sel, dimungkinkan molekul DNA untuk masuk kedalam sel. Pemasukan DNA pada nucleus dan integrasi ke dalam genom tanpa bentuan eksternal. Integrasi DNA umumnya terjadi dengan ilegitimasi rekombinasi, menghasilkan integrasi dari DNA yang diinriduksikan dan menghasilkan transformasi genetic yang stabil. Aktualnya, tidak sulit untuk permeabilitas membrane sel untuk memsaukan DNA, dimana, reproduksi sel harus mempertahankan hidupnya dari kerusakan dan DNA yang masuk dan menyimpulkan divisi sel. Terdapat pasangan dalam metode transformasi pada sitem alga yang memungkinkan memperbaiki transformasi. Metode yang paling umum adalah micro-particle bombardment, juga menyarankan untuk micro-projectile bombardment. Metode ini membuat penggunaan lapisan logam kuat DNA micro-projectiles dan transformasi dari hamper semua tipe sel.

PERMASALAHAN YANG SERING TERJADI
Selama produksi alga transgenic, peneliti seringkali mendapati masalah yaitu konstruksi gen tidak terekspresi seperti yang diinginkan. Meskipun semua elemen terpenuhi untuk transkrisi dan translasi telah masuk dan konstruksi terintegrasi dalam genom. Gen silencing ini terjadi akibat methylation dan menyebabkan efek perpindahan posisi dan epigenetic mechanisms. Ini seringkali terjadi pada control dari pembenguanan dan respon dari sel kepada virus, elemen transposable atau DNA asing lain atau penempatan DNA yang tidak alami. Seringkali, screening jumlah transformasi pada transforman dengan ekspresi tinggi mengatasi masalah ini.
Masalah lain muncul ketika konstruksi DNA dengan heterologous asli digunakan. Satu poin penting pada kontek ini adalah codon digunakan adalah tipikal dari hamper semua species. Ketika kodon umum dari DNA donor jarang didapati dalam organisme gen target, ikatan tRNA akan melemah dan akan menurunkan level translasi dan konsequensinya pada ekpresi rata-rata. Situasi ini akan lebih ekstrim ketika kodon tidak sesuai pada semua spesies target. Salah satu strategi untuk mengatasi masalah ini adalah melihat gen heterologous yang memiliki kodon digunakan mirip dengan gen target organisme.

Problem lain yang memungkinkan terjadi adalah alga secara umum dan alga transgenic yang digambarkan dapat menghasilkan produk dan kandungan lain, pada aplikasi komersial dari tipe liar masih tetap terbatas. Salah satu factor pembatasnya pada pertumbuhan adalah cahaya.
Pada satu sisi mikroalga tumbuh cepat pada densitas tinggi dalam photo-bioreactors atau dalam tambak terbuka, disisi lain pembatasan densitas dalam budidaya menghasilkan beberapa centimeter pertumbuhan pertama sel pertumbuhan. Untuk mengatasi ini perlu dibuat special bioreactor yang menggunakan tanki dengan pemutar. Alternative lain dengan menggunakan heterotropik alga dan penambahan sumbstrat organic yang dibutuhkan. Strategi lainnya adalah mentransformasikan photoautotrophic algae menjadi heterotrophic algae dengan mengintroduksi gen untuk transportasi gula kedalam genom melalui genetic engineering.

PEMANFAATAN ALGA DALAM OPTIMISTIK DI MASA MENDATANG
Dimasa mendatang, dengan adanya alga transgenic dapat dimanfaatkan dalam berbagai hal untuk menunjang kehidupan manusia. Diantaranya sebagai bioenergi yang mudah dibudidayakan sehingga mampu menggantikan ketergantungan terhadap energi dari fosil. Alga juga dapat dimanfaatkan untuk bioremediasi perairan dan tanah yang semakin hari semakin banyak tercemar, sehingga dapat mengembalikan kondisi optimum dari perairan dan tanah.
Pemanfaatan alga sebagai sumber nutrisi baik sebagai makanan atau suplemen memberikan peluang untuk molecular farming. Dimana dibudidayajan alga di tambak baik makroalga maupun mikroalga secara besar-besaran untuk memenuhi kebutuhan manusia yang selalu meningkat. Mikroalga yang dikultur dapat pula dimanfaatkan sebagai bahan antiinsektida yang dapat menggantikan insektisida non organic yang selama ini digunakan dan dapat mencemarkan lingkungan.

 
Tinggalkan komentar

Ditulis oleh pada Oktober 13, 2010 in taruna tphp

 

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

 
%d blogger menyukai ini: