Membaca Genom Malaria dan Manfaatnya bagi Pengobatan

January 15, 2008 at 10:57 am

[Kompas, Minggu, 9.3.2003; Oleh Arief B. Witarto] MALARIA bukanlah penyakit asing bagi bangsa Indonesia. Oktober lalu, kembali terjadi kejadian luar biasa malaria yang membuat puluhan korban meninggal di Lombok (Kompas, 4/11/2002).

Menurut data Departemen Kesehatan, jumlah penderita penyakit malaria Indonesia 50 orang per 1.000 penduduk. Dalam target pembangunan kesehatan, “Indonesia Sehat 2010”, jumlah itu berusaha diturunkan menjadi 1/10-nya.

Penyakit ini disebabkan oleh parasit berwujud mikroba bersel tunggal dari genus Plasmodium, khususnya P falciparum. Parasit ini hidup di dalam tubuh nyamuk dan akan berpindah kepada manusia melalui gigitan nyamuk.

Nyamuk dari spesies Anopheles gambiae adalah yang paling banyak ditemukan sebagai vektor (pembawa parasit) penyakit malaria.

Baru-baru ini genom P falciparum dan A gambiae berhasil dibaca seluruhnya dan dipublikasikan di dua jurnal ilmiah prestisius, yaitu Nature (terbitan Inggris) edisi 3 Oktober 2002 dan jurnal Science (terbitan Amerika Serikat/AS) edisi 4 Oktober 2002.

Genom adalah seluruh materi DNA yang merupakan “cetak biru” kehidupan suatu makhluk hidup. Karena itu, keberhasilan ini membuka era baru perang melawan malaria. Apalagi WHO sudah menggalakkannya dengan program Roll Back Malaria untuk memberantas tuntas penyakit ini tahun 2010.

Pada sel yang memiliki inti sel/nukleus (disebut sel eukaryote), sebagian besar genomnya terletak di inti sel dalam unit yang disebut kromosom. Sebagian kecil lainnya berada di bagian sel/organela lain seperti mitokondria, kloroplas, dan sebagainya.

P falciparum dan A gambiae memiliki sel jenis eukaryote. Genom P falciparum terdiri dari 14 kromosom yang berada dalam inti sel dan sebagian kecil lainnya terletak di mitokondria serta apicoplast.

Besar ukuran genom parasit P falciparum adalah 22,9 Mbp (Mbp, mega base pair = sejuta pasang basa DNA), sementara genom nyamuk A gambiae 278,2 Mbp (sebagai perbandingan genom manusia yang menjadi “korban” penyakit malaria berukuran 3.000 Mbp). Walaupun genom parasit malaria 1/10 lebih kecil dari nyamuk, pembacaan sekuennya memakan waktu lebih lama, yaitu 6 tahun, sementara nyamuk hanya 3 bulan!

Di era pembacaan genom saat ini, kecepatan mesin pembaca sekuen DNA yang bekerja seperti robot dan didukung oleh kemajuan teknologi bioinformatika untuk menganalisa data mampu membaca genom dengan cepat. Sebagai contoh, suatu perusahaan pembaca genom di AS berani menawarkan pembacaan genom mikroba kurang dari sebulan.

Keunikan dari genom P falciparum terletak pada komposisi DNA yang lebih dari 80 persen hanya terdiri dari basa A (adenine) dan T (thymine). Menurut data statistik, lazimnya dua basa yang lain, G (guanine) dan C (cytosine) dalam komposisi sebanding. Akibat komposisi yang bias ini, analisa bioinformatika untuk menyambung/asembling potongan-potongan sekuen yang telah dibaca menjadi sangat sulit karena jarangnya bagian yang tumpah tindih.

Pembacaan sekuen pun dilakukan hampir secara manual, mulai dari memisahkan satu per satu kromosom, memotongnya ke dalam ukuran kecil tertentu, melacak keberadaan masing-masing segmen, dan baru kemudian membacanya. Sebaliknya, genom nyamuk dengan komposisi basa A/T sekitar 65 persen memudahkan untuk dipotong secara acak tanpa perlu memisahkan kromosom serta proses asembling data yang cepat.

Dari hasil pembacaan sekuen genom ini diketahui P falciparum memiliki sekurangnya 5.300 gen penyandi protein. Sebagaimana lazimnya organisme lain, gen-gen tersebut mengkode protein-protein yang berfungsi dalam proses metabolisme, fungsi transpor materi organik dari dan ke dalam sel, fungsi dasar kehidupan seperti replikasi-perbaikan-rekombinasi DNA yang disebut sebagai gen house-keeping, dan sebagainya. Dari hasil ini juga diketahui secara pasti bahwa parasit malaria memiliki jumlah gen yang mengkode enzim (protein yang berfungsi sebagai katalis) dan protein transpor jauh lebih sedikit daripada organisme bersel satu nonparasit (masing-masing 1/4 dan 1/10-nya).

Hal ini menjelaskan bahwa sebagai parasit, P falciparum tidak perlu memiliki gen-gen untuk membuat energi sendiri seperti di atas karena sumber energi bisa diambil dari inang/host yang ditempatinya.

Sebaliknya, parasit malaria memiliki gen yang sangat banyak (208 gen atau 3,9 persen dari total jumlah gen) untuk mengelabui sistem pertahanan tubuh manusia. Kelihaian parasit malaria dalam mengecoh sistem pertahanan tubuh manusia tampak pula dari banyak dan bervariasinya gen yang bertanggung jawab untuk hal ini.

Gen-gen itu dikelompokkan dalam tiga grup/family yang disebut var, rif, dan stevor. Gen tersebut antara lain mengkode protein erythrocyte membrane protein 1 (PfEMP1) yang digunakannya untuk menempel pada sel darah merah manusia.

Protein ini telah lama dicoba sebagai target vaksinasi terhadap penyakit ini, namun kurang berhasil. Hal ini disebabkan antara lain karena P falciparum mengubah dan membuat variasi terhadapnya pada setiap tahapan.

Dari hasil pembacaan sekuen diketahui sekurangnya ada 59 jenis gen var, 149 jenis gen rif, dan 28 jenis gen stevor. Suatu jumlah yang fantastis. Sedang genom nyamuk A gambiae yang diketahui memiliki 13.700 gen.

Hasil menarik yang berkaitan dengan penyakit malaria adalah ditemukannya paling tidak 19 gen pengkode protein membran yang berpotensi sebagai sensor bau. Hal ini akan menjelaskan “kesukaan” nyamuk ini untuk memilih manusia sebagai korban gigitannya melalui kemampuan sensor baunya yang tajam. Selain itu juga ditemukan satu grup lengkap enzim-enzim yang diduga berkemampuan merusak senyawa insektisida yang selama ini digunakan untuk membunuh nyamuk, tapi malah menimbulkan resistensi.

Di samping itu, diperoleh pula 242 gen dalam sistem pertahanan tubuh nyamuk yang menyebabkan parasit P falciparum dapat beradaptasi di dalam tubuh nyamuk tanpa dianggap sebagai musuh yang harus diperangi.

Pembacaan genom dari agen penyebab malaria ini dilakukan oleh grup internasional dari berbagai negara, baik lembaga riset publik maupun swasta, khususnya dari negara maju seperti AS, Jerman, Perancis, Inggris, dan negara-negara Eropa lainnya. Pembacaan genom ini memberikan informasi beberapa target obat serta imunisasi baru dan fenomena yang terjadi terhadap obat-obat malaria yang sudah dikenal. Misalnya, hasil pembacaan genom ini memungkinkan penggambaran peta metabolisme lengkap dalam sel parasit P falciparum.

Misalnya, obat kina dan turunannya seperti chloroquinine, artemesinin dan sebagainya sangat efektif selama ini karena beraksi dalam food vacuole, organela tempat parasit ini memakan protein hemoglobin dari sel darah merah mangsanya untuk mendapat energi.

Dengan munculnya parasit- parasit yang resisten terhadap obat-obat itu, beberapa target lainnya perlu mendapat perhatian. Yang paling potensial misalnya-masih dalam organela tersebut-adalah senyawa-senyawa inhibitor enzim protease yang dapat menghambat kerjanya mendegradasi hemoglobin tersebut.

Selain itu, untuk vaksinasi misalnya, bila selama ini hanya ada 30-an jenis target protein di permukaan sel parasit ini yang mungkin dijadikan agen buat menimbulkan daya imunisasi pada manusia, dengan pemetaan genom ini ilmuwan jadi memiliki ratusan target baru sehingga mudah-mudahan target pemberantasan malaria bisa segera dicapai. [*]

Klik di sini untuk versi asli di Kompas.

Entry filed under: Genom. Tags: .

Membedah Alat Pengukur Gula Darah Bertani Protein


Categories

January 2008
M T W T F S S
     
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031  

Blog Stats

  • 117,991 hits

%d bloggers like this: