Penelitian Biokomia, Sekarang dan Masa Depan

Walter Gilbert mungkin lebih dikenal sebagai molecular biologist karena berhasil menemukan teknik pembacaan sekuen DNA yang menghantarkannya meraih Hadiah Nobel Kima 1980 bersama Frederick Sanger. Tapi sebenarnya Gilbert adalah seorang biochemist yang memulai karir gemilangnya dengan menjadi yang pertama di dunia mengisolasi dan mengkarakterisasi protein lac repressorD).
Sebelumnya Jacques Monod dan Francois Jacob, keduanya molecular biologist hanya bisa memprediksi keberadaan protein itu. Tapi dengan serangkaian eksperimen dengan teknik-teknik biokimia yang cemerlang, Gilbert bisa meyakinkan bahwa lac repressor betul-betul mengikat DNA dan menyebabkan ekspresi gen di bawahnya (downstream) berhenti, kemudian melepaskannya dari DNA dengan menambahkan IPTG, dan menempelkannya ke DNA lagi dengan menghilangkan IPTG. Dengan demikian, biochemist telah berjasa membuktikan teori Monod dan Jacob mengenai kontrol ekspresi genA) yang begitu sederhana tapi meyakinkan sehingga menghantarkan keduanya meraih Hadiah Nobel Kedokteran 1965.
Era Omik
Berbicara mengenai kontrol ekspresi genA), perkembangan ilmu saat ini menunjukkan bahwa kenyataan sesungguhnya dalam sel jauh lebih rumit dari yang diduga. Kontrol negatif pada lac operon dan kontrol positif pada trp operon yang digunakan pada setiap buku teks biologi molekuler hanyalah sebagian kecil dari bentuk-bentuk kontrol ekspresi gen lain yang dilakukan oleh molekul-molekul tak terduga sebelumnya yaitu RNA.
RNA tidak sekedar molekul pertengahan (intermediate) dalam alur informasi dogma sentral, tapi juga punya peran aktif dalam alur informasi itu sendiri. Peran RNA dalam ekspresi gen dalam buku teks setingkat mahasiswa Master mungkin terbatas pada RNA attenuator pada trp operon yang berubah struktur sekundernya sehingga membuat ribosom tidak bisa mentranslasikan keseluruhan mRNA bila triptofan sudah mencukupi5. Contoh satu lagi yang lebih generik adalah satu sekuen pada mRNA yang berfungsi sebagai terminator dengan cara berikatan bersama protein rho (ρ) sehingga melepas ribosom dari mRNA.
Andrew Fire dan Craig Mello adalah yang pertama membuktikan microRNA (miRNA) dapat mengontrol ekspresi gen6. Sekuen DNA yang tidak mengkode protein sehingga disebut junk DNA oleh Sydney Brenner (peraih Hadiah Nobel Kedokteran 2002)7 ternyata ditranskripsikan oleh sel menjadi miRNA atau potongan-potongan pendek RNA yang tidak mengkode protein seperti mRNA itu. Di sitosol, miRNA dapat menempel pada mRNA sehingga membuatnya gagal ditranslasikan oleh ribosom. Dengan kata lain, miRNA mengkontrol ekspresi gen.
Fire dan Mello tidak berhenti pada kenyataan ini tapi kemudian mencoba merekayasa miRNA menjadi yang disebut small interference RNA (siRNA) yaitu dengan cara memasukkan miRNA ke dalam sel untuk mengkontrol ekpresi gen tertentu. Hal inilah yang mengantarkan keduanya meraih Hadiah Nobel Kedokteran 2006.
Maka pembacaan sekuen genomB) menjadi lebih bermakna karena wajah genetik (genetic make up) kita ternyata tidak hanya pada 10 % genom yang mengkode protein atau yang disebut gen itu saja, tapi juga junk DNA yang mengkode miRNA, termasuk yang sudah diketahui sebelumnya seperti centromere dan telomere. Hal ini hanya menegaskan bahwa kita saat ini hidup di era genomik dan omik-omik lainnya seperti transkiptomik, RNAomik, proteomik, metabolomik, dsb. Ini adalah era yang betul-betul berbeda dengan tahun 1970-an ketika biologi molekul merajai dunia ilmu pengetahuan. Perbedaannya setara dengan ungkapan “hari gini oper gigi” yang disampaikan para pecinta skuter matik terhadap pengendara motor bebek yang masih menggunakan persneling.
Jangan dianggap remeh ungkapan itu, karena inilah yang membuat Yamaha bisa menggeser Honda di pasar motor Indonesia setelah puluhan tahun merajainya. Persis sama kondisinya, jangan anggap remeh dengan teknologi omik yang berpadu erat dengan teknologi informasi dan komunikasi, karena siapa pun bisa mengakses data genom dari sekuen DNA, data transkriptom dari DNA microarray dsb dengan gratis lewat internet. Tanpa banyak modal, cukup dengan keahlian pemograman dan kelihaian memadukan tool-tool komputasi yang ada, penemuan besar bisa dilakukan. Lihatlah misalnya sebuah paper yang berusaha mengidentifikasi hanya 1% saja dari genom berpotensi menjadi miRNA yang dipublikasikan di jurnal Nature tahun 2007. Paper berjudul, “Identification and analysis of functional elements of 1% of the human genome by the ENCODE pilot project” itu ditulis oleh 80 lembaga riset di dunia dan lebih dari 100 nama ilmuwan.