Bakteri adalah tempat kerja kecil alami, namun repertoar mereka memiliki batasnya. Kini, tim Caltech telah mengumpulkan bakteri yang dapat membuat ikatan boron-karbon, yang sebelumnya hanya mungkin dilakukan di laboratorium. Kemampuan baru itu membuka rentang senyawa kimia yang bisa dihasilkan bakteri, sehingga membuka jalan bagi produksi obat-obatan dan bahan kimia lainnya yang lebih mudah dan ramah lingkungan.
Para peneliti mulai bekerja dari tahun lalu, di mana mereka merekayasa bakteri yang mampu menghasilkan senyawa karbon silikon – ikatan lain yang biasanya tidak mungkin dilakukan. Mereka menggunakan proses yang disebut evolusi terarah, di mana enzim secara hati-hati berevolusi untuk melayani fungsi tertentu. Dalam hal ini, pembuatan untuk ikatan boron-karbon.
“Alam telah menciptakan mesin indah yang bisa kita manfaatkan,” kata Xiongyi Huang, penulis utama studi ini. “Kami mengganti kembali penemuan terbaik dari alam.”
Para peneliti memusatkan perhatian pada sitokrom c, yang biasanya merupakan protein biasa namun dalam kasus ini memiliki varian genetik tertentu. Pertama, mereka mengubah gen yang mengkodekan protein tersebut, kemudian memasukkan DNA ke dalam sel bakteri. Ketika bakteri berhasil membuat ikatan boron-karbon , DNA mereka kemudian diedit lebih lanjut untuk meningkatkan kemampuannya tersebut.
Para periset mengulangi proses ini berulang-ulang, membuat enam versi berbeda dari protein dan mengujinya dalam berbagai kultur bakteri. Seiring waktu, mereka berhasil memperbaiki kreasi mereka sampai mereka memiliki bakteri yang dapat menghasilkan 400 kali lebih produktif dalam membuat senyawa yang mengandung ikatan boron-karbon daripada teknik buatan yang umum digunakan. Keuntungan lainnya, para periset mengatakan teknik ini sangat mudah dibentuk, memungkinkan mereka melakukan penyesuaian di masa depan sesuai kebutuhan.
“DNA protein itu seperti perangkat lunak sehingga para peneliti bisa mengakses dan menulis ulang,” kata Jennifer Kan, co-lead author dari penelitian ini. “Dalam kimia tradisional, Anda harus melakukan resynthesize sebuah katalis kimia utuh jika Anda menginginkannya dengan melakukan sesuatu yang baru. Tapi kita bisa melakukannya hanya dengan pengubahan sederhana DNA yang memberitahu bakteri apa yang harus dibuat.”
Senyawa yang mengandung ikatan boron-karbon digunakan untuk membuat obat-obatan tertentu dan produk lainnya, dan dengan mendaftarkan bakteri yang bermanfaat bagi kita, tim Caltech mengatakan bahwa prosesnya dapat dilakukan dengan biaya lebih rendah dan dengan sedikit kerusakan pada lingkungan.
“Kami telah memberi kehidupan sebuah blok bangunan baru yang belum pernah ada sebelumnya,” kata Frances Arnold, peneliti utama proyek tersebut. “Ini baru permulaan, kami telah membuka ruang baru untuk biologi untuk dijelajahi, sebuah ruang yang mencakup produk berguna yang ditemukan oleh manusia.”
Penelitian ini telah dipublikasikan di jurnal Nature.
