Plasmida bukan sekadar DNA tambahan; mereka adalah unit genetik yang sangat canggih dengan sistem kendali mandiri.
1. Replikasi Plasmida
Plasmida memiliki titik awal replikasi sendiri yang disebut $oriV$ (origin of vegetative replication). Ada dua cara utama mereka bereplikasi:
- Replikasi Theta ($\theta$): Mirip dengan replikasi kromosom bakteri, di mana garpu replikasi terbentuk dan bergerak di sekeliling lingkaran DNA.
- Replikasi Lingkaran Berputar (Rolling Circle): Satu untai DNA dipotong, ujungnya ditarik keluar, dan digunakan sebagai cetakan sementara untai baru disintesis secara berkelanjutan.
2. Inkompatibilitas Plasmida ($Inc$ Groups)
Tidak semua plasmida bisa hidup bersama dalam satu sel bakteri. Jika dua plasmida memiliki mekanisme kontrol replikasi yang sama, mereka akan saling bersaing. Salah satunya akan “kalah” dan terbuang saat pembelahan sel. Fenomena ini disebut Inkompatibilitas. Para ilmuwan mengelompokkan plasmida ke dalam kelompok $Inc$ berdasarkan kemampuan mereka untuk bertahan hidup bersama.
3. Sistem Partitioning (Par)
Agar plasmida tidak hilang saat bakteri membelah menjadi dua (pembelahan biner), plasmida memiliki sistem protein yang secara aktif mendorong salinan plasmida ke kutub sel yang berlawanan. Ini menjamin setiap sel anakan mendapatkan setidaknya satu salinan plasmida.
Transposon: Mekanisme “Gen Melompat”
Transposon adalah segmen DNA yang mengandung gen untuk enzim Transposase, yang mampu memotong dan menyambung DNA.
1. Struktur Transposon
- Insertion Sequences (IS): Bentuk paling sederhana. Hanya berisi gen transposase yang diapit oleh urutan terbalik (Inverted Repeats – $IR$).
- Transposon Komposit ($Tn$): Dua elemen $IS$ yang mengapit gen fungsional, biasanya gen resistensi antibiotik. Seluruh blok ini (IS – Gen Resistensi – IS) melompat bersama-sama.
2. Jenis Transposisi
Ada dua strategi utama bagaimana mereka bergerak:
- Transposisi Konservatif (“Cut and Paste”): Transposon dipotong dari lokasi asli dan dipindahkan ke lokasi baru. Jumlah salinan di dalam sel tetap sama.
- Transposisi Replikatif (“Copy and Paste”): Transposon direplikasi sehingga satu salinan tetap di lokasi asal dan salinan baru muncul di lokasi target. Ini meningkatkan jumlah gen resistensi dalam satu sel secara drastis.
Integron: Tingkat Lanjut dari Elemen Bergerak
Selain plasmida dan transposon, ada elemen yang disebut Integron. Ini adalah sistem penangkapan gen yang sangat efisien.
- Integron memiliki gen Integrase yang dapat menangkap “kaset gen” (potongan DNA bebas yang membawa gen tunggal, seperti gen resistensi).
- Integron sering kali menumpang di dalam transposon, yang kemudian menumpang di dalam plasmida.
Analogi sederhana: Plasmida adalah truknya, Transposon adalah peti kemasnya, dan Integron adalah sistem rak di dalam peti kemas yang bisa menampung berbagai macam barang (gen) berbeda secara efisien.
Dampak Gabungan: Terbentuknya Superbugs
Ketika semua elemen ini bekerja sama, bakteri dapat membangun resistensi multi-obat dengan sangat cepat:
- Transposon memindahkan gen resistensi dari kromosom ke plasmida.
- Plasmida berpindah ke bakteri lain melalui Konjugasi.
- Di dalam bakteri baru, Integron mengumpulkan berbagai gen resistensi ke dalam satu lokasi genetik.
Hasilnya adalah munculnya bakteri yang resisten terhadap hampir semua antibiotik yang kita miliki, seperti Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) atau carbapenem-resistant Enterobacteriaceae (CRE).