Beberapa waktu lalu terdapat edaran yang cukup menggemparkan dunia medis yang menyatakan bahwa vaksin COVID-19 memiliki kandungan luciferase didalamnya. Publik berasumsi bahwa kandungan luciferase dalam vaksin covid digunakan untuk “pelacak” manusia yang sempat mengkhawatirkan berbagai kalangan. Berkat unggahan tersebut, rakyat menjadi gusar dan kemudian menuntut penjelasan terkait kebenaran unggahan yang dimaksud. Setelah ditelusuri lebih lanjut oleh pihak yang berwenang, tidak ada kandungan luciferase dalam vaksin covid manapun dan disebutkan bahwa unggahan tersebut merupakan salah satu contoh hoax untuk penggiringan opini publik. Dalam kenyataannya enzim luciferase sempat digunakan untuk pengembangan vaksin covid karena kemampuannya menghasilkan cahaya yang membantu peneliti melacak bagaimana virus dan vaksin berinteraksi dengan sel. Namun sebenarnya apakah yang dimaksud dengan enzim Luciferase itu dan bagaimana aplikasinya terhadap dunia science? Berikut info lengkapnya!

Gambar 1. Ilustrasi luciferin bioluminescence.
Sumber: https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anse.202100035

Enzim Luciferase umumnya ditemukan di beberapa organisme di alam, seperti halnya pada kunang-kunang dan beberapa mikroba. Enzim ini merupakan jenis enzim yang mampu menghasilkan cahaya melalui reaksi kimia. Luciferase dapat memfasilitasi konversi luciferin menjadi oksilusiferin dengan adanya ATP, O2, dan Mg2+, yang menghasilkan emisi cahaya kuning. Umumnya, enzim ini digunakan untuk mendeteksi tingkat ekspresi gen yang rendah karena sifat bioluminesensinya yang bebas latar belakang. Contoh nyata aplikasi Luciferase yang masih relevan dengan kehidupan sehari-hari adalah seperti yang dilakukan para ilmuwan di University of Texas Medical Branch di Galveston yang menggunakan enzim Luciferase untuk mempercepat pengembangan vaksin dan pengujian diagnostik.

Lebih jauh, Enzim Luciferase merupakan reporter kedua yang digunakan untuk analisis global beresolusi tinggi terhadap aktivitas promotor. Dua jenis protein luciferase yang umum digunakan adalah luciferase kunang-kunang (Photinus pyralis) dan luciferase bakteri. Enzim Luciferasi kunang-kunang dengan massa 62-kDa yang mengkatalisis reaksi senyawa d -(−)-2-(6′-hidroksi-2′-benzotiazolil)tiazolin-4-karboksilat, juga dikenal sebagai luciferin, menjadi oxyluciferin dengan adanya ATP, O2, dan Mg2+ , dan menghasilkan cahaya kuning (560 nm) sebagai hasilnya. Luciferase pada kunang-kunang (Photinus pyralis) dikodekan oleh gen luc.

Gambar 1. Ilustrasi luciferin bioluminescence.
Sumber: https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anse.202100035

Luciferase bakteri dikodekan oleh operon luxCDABE yang biasanya berasal dari Photorhabdus luminescens, Vibrio harveyi, atau Vibrio fischeri. Luciferase bakteri mengkatalisis oksidasi flavin mononukleotida tereduksi (FMNH 2 ) dan miristil aldehida menjadi asam miristat dan FMN, suatu reaksi yang membebaskan cahaya pada 490  nm. Gen luxAB mengkode luciferase heterodimerik sementara gen luxCDE mengkode enzim yang diperlukan untuk menghasilkan substrat miristil aldehida dari miristol ACP.

Keuntungan utama luciferase adalah dapat digunakan untuk mendeteksi tingkat ekspresi gen yang sangat rendah, karena bioluminesensi dari reaksi yang dikatalisisnya, secara virtual bebas latar belakang. Pertimbangan penting ketika memilih jenis luciferase yang akan digunakan adalah bahwa enzim luciferase kunang-kunang memerlukan penambahan substrat dekanal secara eksogen, sedangkan sistem bakteri dapat direkayasa (dengan memasukkan luxCDE ke dalam operon) untuk menghasilkan substrat secara endogen. Ekspresi luciferase biasanya diukur dengan menambahkan luciferin dan ATP ke lisat sel dan kemudian menganalisis cahaya yang dipancarkan dengan luminometer. Kesesuaian sistem luciferase untuk menentukan aktivitas promotor secara real time terletak pada ketidakstabilan enzim.

Uji Luciferase

Uji ini merupakan salah satu uji dalam pengujian biokimia dan sinyal ekstraseluler. Uji luciferase adalah uji gen reporter bioluminesensi yang menggunakan enzim luciferase penghasil cahaya untuk mengukur aktivitas biologis, seperti ekspresi gen, aktivitas promotor, dan viabilitas sel. Uji luciferase (Luciferase Assay) digunakan untuk menentukan apakah suatu protein dapat mengaktifkan atau menekan ekspresi gen target. Sel ditransfeksi dengan konstruksi DNA yang mengandung gen reporter luciferase di bawah kendali urutan DNA spesifik yang diinginkan.

Ketika substrat luciferin ditambahkan, enzim luciferase mengubahnya menjadi cahaya, dengan jumlah cahaya yang sebanding dengan aktivitas yang diteliti. Uji ini mampu membangun hubungan fungsional antara keberadaan protein dan jumlah produk gen yang dihasilkan, tidak seperti uji lainnya yang hanya menilai kemampuan protein untuk berinteraksi dengan suatu wilayah DNA. Namun uji ini tidak dapat menentukan apakah protein berinteraksi secara langsung dengan DNA itu sendiri karena protein dapat secara tidak langsung memengaruhi transkripsi dengan mengaktifkan atau menekan protein atau kompleks protein terpisah yang memengaruhi transkripsi.

Cara Kerja Uji Luciferase (Luciferase Assay)

Cara kerja uji luciferase dimulai dengan konstruksi gen reporter, transfeksi, ekspresi luciferase, penambahan substrat, bioluminescence dan tahap terakhir adalah deteksi. Cara kerja uji lebih lanjut dijelaskan sebagai berikut:

1. Konstruksi gen reporter: Vektor DNA yang akan digunakan dibuat berisi promotor yang diinginkan. Langkah selanjutnya adalah dengan menentukan daerah pengkodean gen luciferase.
2. Transfeksi: konstruksi gen reporter yang telah dilakukan selanjutnya akan diinduksikan ke dalam sel. Proses inilah yang dimaksud dengan transfeksi.
3. Ekspresi luciferase: apabila promoter yang telah ditransfeksikan mulai aktif, ia akan menggerakkan gen luciferase ke dalam mRNA, yang kemudian akan ditranslasikan menjadi protein luciferase.
4. Penambahan substrat: Apabila protein luciferase telah ditranslasikan, ditambahkan substrat luciferin ke dalam sel.
5. Bioluminescence: enzim luciferin kemudian akan mengkatalisis oksidasi luciferin dengan adanya ATP, Mg2+ dan O2 yang kemudian akan menghasilkan cahaya.
6. Deteksi: jumlah cahaya yang dihasilkan oleh proses bioluminescence akan diukur oleh luminometer. Proses ini akan mengindikasikan level aktivitas promoter atau proses biologi lainnya.

Aplikasi Uji Luciferin dan Assay Kit

Aplikasi luciferin assay umumnya digunakan untuk beberapa kebutuhan riset seperti studi ekspresi gen, analisis aktivitas promoter, transduksi sinyal, regulasi microRNA, uji resistensi obat dan uji viabilitas sel. Adapun Kit yang dapat digunakan untuk Uji Luciferin dari brand Elabscience adalah sebagai berikut:

Untuk pertanyaan dan diskusi lebih lanjut dapat menghubungi kontak yang tersedia pada halaman web.

Sumber:

https://doi.org/10.1016/S0301-0082(00)00038-1

https://doi.org/10.1016/B978-0-08-099387-4.00001-6

https://doi.org/10.1016/B978-0-08-099387-4.00001-6

https://doi.org/10.1016/B978-0-12-800511-8.00015-0