Transformasi pada Pneumococcus

Bukti petama yang menunjukkan bahwa material genetik adalah DNA dan bukannya protein atau RNA dipublikasikan oleh O.T. Avery, C.M. Macleod, and M. Mc Carty pada tahun 1944. Mereka menunjukkan bahwa komponen sel yang bertanggung jawab atas fenomena transformasi pada bakteri Pneumococcus adalah DNA. Transformasi adalah perpindahan atau pertukaran informasi genetik antar organisme atau organisme satu dengan yang lain. Transformasi tidak melibatkan kontak langsung antara sel bakteri atau mediasi melalui atau diperantarai oleh vektor misalnya virus.

Sebenarnya fenomena transformasi genetik sudah ditemukan oleh Frederick Griffith pada 1928, tetapi pada saat itu Griffith belum menemukan atau membuktikan bahwa DNA terlibat dalam transformasi tersebut.

Pneumococcus, seperti organisme hidup lain, menunjukkan atau memperlihatkan variabilitas genetik yang dapat dikenali dengan adanya fenotip yang berbeda. Dua karakteristik fenotip yang penting dalam percobaan Griffith adalah (1) ada atau tidaknya kapsul polisakarida yang mengelilingi atau membungkus dan (2) tipe dari kapsul (komposisi molekuler spesifik pada polisakarida yang ada di kapsul). Ketika tumbuh di media yang tepat (gumpalan darah) dalam cawan petri (prtridish), pneumococcus dengan kapsul akan membentuk koloni yang besar dan halus dan akhirnya dinamai denga tipe S. Pneumococcus yang terbungkus kapsul cenderung patogen terhadap kebanyakan mamalia (contohnya menimbulkan pneumonia pada manusia). Pneumococcus tipe S yang menyebabkan penyakit bermutasi menjadi tidak menyebabkan penyakit (patogen) yang tidak memiliki kapsul polisakarida (kemungkinannya satu diantara 10 sel). Pneumococcus yang tidak memiliki kapsul dan tidak menyebabkan penyakit membentuk koloni yang kasar dan kecil ketika tumbuh dalam media gumpalan darah, akhirnya di namakan tipe S. (Kapsul polisakarida dibutuhkan untuk menyebabkan penyakit karena melindungi bakteri terhadap fagositosis dari leukosit). Ketika kapsul itu ada dia bisa berbentuk tipe yang berbeda (misalnya tipe II, III, dll) tergantung dari komposisi molekuler dari polisakarida dan tentu saja tergantung dari genotip sel nya.

Tipe kapsul yang berbeda dapat diidentifikasi secara imunologis. Jika sel tipe II disuntikkan pada aliran darah seekor kelinci, maka sistem imun kelinci akan membentuk anti bodi yang bereaksi secara spesifik terhadap sel tipe II. Antibodi tipe II semacam itu akan menggumpalkan pneumococcus tipe II tetapi tidak menggumpalkan yang tipe III, begitu pula sebaliknya. Griffith tidak memperkirakan bahwa ketika dia menyuntikkan bakteri tipe III S (yang mematikan ketika hidup) yang mati dipanaskan ditambah dengan bakteri tipe II R yang masi hidup ke dalam tikus, pada akhirnya banyak dari tikus tersebut yang terjangkit pneunomonia dan tipe III S ditemukan muncul kembali pada bangkai tikus atau tikus yang sudah mati. Ketika tikus diinjeksi dengan bakteri tipe III S yang dimatikan dengan dipanaskan saja tidak ada tikus yang mati. Suatu bakteri dikatakan dianggap menyebabkan penyakit atau tidak, diketahi bukan dari sel tipe III S yang bertahan dari perlakuan panas. Penting untuk dicatat bahwa pneumococcus yang muncul kembali pada bangkai tikus adalah polisakarida tipe III, karena kita mengetahui bahwa sel tipe R dapat bermutasi kembali ke

tipe S yang dapat menyebabkan penyakit yang memiliki kapsul. Ketika Mutasi semacam itu terjadi pada sel tipe II R maka akan menghasilkan sel tipe II S, bukannya tipe III S. Oleh karena itu, kesimpulannya transformasi dari tipe II R yang tidak menyebabkan penyakit ke tipe III S yang menyebabkan penyakit tidak dapat dijelaskan dengan cara mutasi (bukan karena mutasi), melainkan beberapa komponen dari tipe III S yang mati telah mengubah tipe II R yng hidup menjadi tipe III S.

Eksperimen2 berikutnya menunjukkan bahwa transformasi tidak diperantarai atau tidak dimediasi dengan cara apapun oleh inang yang hidup. Fenomena yang sama terjadi pada “test tube” ketika sel tipe II R yang hidup tumbuh dengan adanya tipe III S yang mati atau ekstrak dari tipe III S. Karena telah ditunjukkan bahwa feotipe yang baru yaitu tipe III S adalah bersifat menurunkan (penentuan dasar kimia disebabkan oleh perubahan permanen yang diturunkan dalam genotipe). Yang harus dicari setelah ini adalah komponen apa dari ekstrak sel yang bertanggung jawab terhadap transformasi.

Bukti bahwa “Prinsip Trasformasi” adalah DNA

“Transforming Principle” terbukti DNA pada tahun 1944 ketika Avery, MacLeod, dan McCarty menerbitkan hasil dari serangkaian penelitian yang melelahkan. Mereka menunjukkan bahwa jika DNA yang murni pneumokokus dari tipe IIIS hadir dengan pneumokokus tipe IIR, beberapa pneumokokus ditransformasikan ke tipe IIIS. Tetapi bagaimana orang bisa yakin bahwa DNA itu benar-benar murni? Membuktikan kemurnian lengkap zat makromolekul sangat sulit. Mungkin DNA berisi beberapa molekul protein dan protein yang mencemari bertanggung jawab untuk transformasi. Percobaan Avery, MacLeod, dan McCarty yang paling pasti adalah “Bukti” bahwa DNA adalah prinsip transformasi melibatkan penggunaan enzim yang mendegradasi DNA, RNA, atau protein. Dalam percobaan terpisah, DNA murni dari jenis IIIS sel diperlukan dengan (1) deoksiribonuklease (yang mendegradasi DNA) (2) ribonuklease (3)