Alga transgenik dan Bioteknologi

Alga transgenik dan Bioteknologi

Pendahuluan

Ganggang bertanggung jawab untuk produksi primer bersih ~52000000000 ton karbon organik per tahun, yang merupakan ~50% dari total karbon organik yang dihasilkan di bumi setiap tahun (Field et al. 1998), tapi ini bukan satu-satunya alasan mengapa mereka adalah biologis penting yang sangat besar. Mereka merupakan kelompok ~40.000 spesies, kelompok heterogen yang menggambarkan bentuk kehidupan, bukan unit yang sistematis; ini adalah salah satu alasan mengapa spektrum yang luas dari fenotipe ada di kelompok ini. Algae kebanyakan eukariota, yang biasanya, tetapi tidak harus, tinggal di biotop air. Mereka digambarkan sebagai tanaman "rendah" yang tidak pernah memiliki batang sejati, akar dan daun, dan mereka biasanya mampu melakukan fotosintesis. Istilah non-taxonomic "alga" merupakan kelompok beberapa filum eukariotik, termasuk Rhodophyta (alga merah), Chlorophyta (alga hijau), Phaeophyta (ganggang coklat), Bacillariophyta (diatom), dan dinoflagellata, serta filum prokariotik Cyanobacteria (biru-hijau ganggang). Ada coccoid, capsoid, amoeboid, palmelloid, kolonial, plasmodial, berserabut, parenchymatous (seperti jaringan), dan thalloid pada tingkat organisasi; beberapa alga pada tingkat yang disebut terakhir dikembangkan struktur kompleksnya yang menyerupai daun, akar, dan batang tanaman vaskular. Ukuran alga berkisar dari spesies bersel tunggal kecil untuk organisme multi-selular raksasa. Hebatnya, spesies alga memiliki rentang delapan kali lipat dalam ukuran (Gambar 1.): Yang terkecil, alga eukariotik, Ostreococcus tauri (Prasinophyceae) (Courties et al 1994.), Memiliki diameter sel kurang dari 1 m yang membuatnya terkecil diketahui eukariot hidup bebas memiliki genom eukariotik terkecil; Sebaliknya, alga coklat Macrocystis pyrifera (Phaeophyceae), yang juga dikenal sebagai rumput laut raksasa, dapat tumbuh hingga 60 m dan merupakan organisme yang dominan di hutan kelp.

            Ganggang dari berbagai ukuran dan bentuk tidak hanya menempati semua ekosistem air tetapi juga terjadi di hampir semua habitat lainnya. Beberapa habitat ini benar-benar ekstrim: Ada toleransi garam yang luar biasa dari ganggang halofilik seperti Dunaliella salina (Chlorophyceae), yang mampu tumbuh di lingkungan yang hampir jenuh dengan NaCl. Ganggang hijau Cryophilic seperti Chlamydomonas nivalis (Chlorophyceae) yang menyesuaikan dengan suhu rendah, gizi buruk, siklus beku-mencair permanen dan iradiasi tinggi, dan dengan cara mereka bidang warna salju oranye atau merah. Sebuah alga utama air asam panas adalah alga merah Cyanidium caldarium (Bangiophyceae), yang dapat tumbuh, meskipun lambat, pada pH nol dan pada suhu sampai ~56°C. Aerial, sub-aerial dan aeroterrestrial ganggang seperti Apatococcus lobatus (Chlorophyta) biasanya disebarkan oleh spora di udara dan tumbuh dalam bentuk biofilm di biotop aerophytic (kulit pohon, batu, tanah, dan permukaan alami atau buatan manusia lainnya). Hypolithic ganggang, seperti Microcoleus vaginatus (Cyanobacteria), dapat hidup di lingkungan yang sangat kering seperti Death Valley atau gurun Negev.

            Spesies lain dari ganggang lebih memilih untuk hidup dalam hubungan simbiosis dengan hewan atau jamur. Alga uniseluler kuning-coklat, yang disebut zooxanthellae, seperti Symbiodinium microadriaticum (Dinophyceae, dinoflagellata), hidup bersimbiosis dalam gastrodermis dari karang pembentuk terumbu. Jellyfish terkait hydra Chlorohydra viridissima (Hydrozoa) adalah spesies hijau terang karena kehadiran alga disebut zoochlorellae (Chlorella sp., Chlorophyta). Simbiosis antara spons dan ganggang yang melimpah di perairan miskin gizi terumbu tropis. Lumut, seperti biasa Xanthoria Parietina yellow-colored, adalah "organisme komposit" terbuat dari jamur (kebanyakan Ascomycota) dan fotosintesis ganggang; mereka makmur di beberapa habitat yang paling tidak ramah.

            Ciri-ciri diversifikasi dan kondisi hidup ganggang membuat mereka sangat menarik untuk pemanfaatan komersial terutama jika calon alga yang diinginkan dapat diakses oleh manipulasi genetik. Karena transgenik alga dan bioteknologi menggunakan bahan sampel kecil, spesies lab-cocok, ulasan ini terutama berkaitan dengan (eukariotik) mikroalga. Rekayasa genetika ganggang prokariotik (Cyanobacteria) telah dibahas di tempat lain (Koksharova dan Wolk 2002; Vioque 2007). Sebuah jumlah tinjauan lain menggambarkan topik (eukariotik) biologi alga, biologi molekuler dan bioteknologi (Pulz 2001; McHugh 2003; Olaizola 2003; Franklin dan Mayfield 2004; León-Banares et al 2004;. Pulz dan Gross 2004; Bola 2005; Grossman 2005; Montsant et al 2005;. Qin et al 2005;. Walker et al 2005a, 2005b;. Chan et al 2006;. Spolaore et al 2006).

SEJARAH PEMANFAATAN ALGAE

            Di masa lalu, jauh sebelum munculnya bioteknologi, apalagi bioteknologi alga, pemanfaatan alga sebagai sumber makanan manusia mulai menarik perhatian. Mikroalga bluegreen yang dapat dimakan, termasuk Nostoc, Spirulina, dan Aphanizomenon spesies, telah digunakan sebagai makanan padat nutrisi selama berabad-abad di Asia, Afrika dan Meksiko (Jensen et al. 2001; Olaizola 2003). Penggunaan dilacak pertama mikroalga oleh manusia tanggal kembali 2000 tahun ke Cina, yang digunakan Nostoc untuk bertahan hidup selama kelaparan (Spolaore et al. 2006). Penggunaan makroalga sebagai makanan telah ditelusuri kembali ke abad keempat di Jepang dan abad keenam di Cina (McHugh 2003). Laporan pertama tentang koleksi makroalga yaitu sebuah "Nori", yaitu ganggang dari genus Porphyra, tanggal kembali ke tahun 530. Dokumentasi pertama yang diketahui dari budidaya alga ini terjadi pada tahun 1640 (Pulz dan Gross 2004). Pada waktu yang sama, pada tahun 1658, orang-orang di Jepang mulai memproses dengan mengumpulkan Chondrus, Gelidium, dan spesies Gracilaria untuk menghasilkan produk seperti agar (Pulz dan Gross 2004). Pada abad kedelapan belas, yodium dan soda diekstraksi dari ganggang coklat, seperti Laminaria, Macrocystis dan Fucus.

            Pada saat itu, upaya untuk menumbuhkan spesies ini di lokasi di mulai. Pada 1860-an, Alfred Nobel menemukan dinamit dengan menggunakan tanah diatom (diatomit), yang terdiri dari dinding sel silika fosil diatom, untuk stabiliz dan menyerap nitrogliserin menjadi tongkat portabel (Dolley dan Moyle 2003); jadi dinamit itu, dalam segala hal, salah satu produk alga yang paling efektif. Dengan publisitas kurang, hidrokoloid polisakarida dari alginat menjadi cocok untuk keperluan industri di awal abad terakhir (Pulz dan Gross 2004). Pada tahun 1940, mikroalga menjadi lebih dan lebih penting sebagai live feed dalam budidaya (kerang atau budidaya ikan). Setelah tahun 1948, diterapkan algology yang berkembang pesat, mulai di Jerman dan memperluas ke Amerika Serikat, Israel, Jepang, dan Italia, dengan tujuan menggunakan biomassa alga untuk memproduksi protein dan lemak sebagai sumber nutrisi (Burlew 1953); dorongan untuk pengembangan ini berasal dari data statistik tentang perkembangan kependudukan dan prediksi pasokan protein tidak mencukupi di masa depan (Spolaore et al. 2006). Pada saat itu, ide untuk menggunakan mikroalga untuk pengolahan air limbah diluncurkan dan pemeriksaan sistematis ganggang untuk zat aktif biologis, terutama antibiotic dimulai (Borowitzka 1995). Pada tahun 1960, produksi komersial Chlorella sebagai komoditas makanan kesehatan baru sukses di Jepang dan Taiwan (Kawaguchi 1980) dan, di Amerika Serikat, bunga tumbuh dalam mengembangkan alga sebagai penukar gas fotosintesis untuk perjalanan ruang jangka panjang (Borowitzka 1999).

            Krisis energi pada tahun 1970 memicu pertimbangan tentang menggunakan biomasa mikroalga sebagai bahan bakar terbarukan dan sebagai pupuk. Sebuah teknologi lingkungan dari Amerika Serikat yang bertujuan untuk meningkatkan kualitas air limbah melalui mikroalga dan fermentasi selanjutnya biomassa yang dihasilkan untuk metana (Pulz dan Scheibenbogen 1998; Spolaore et al. 2006). Selain itu, di tahun 1970-an, pabrik produksi Spirulina skala besar pertama didirikan di Meksiko (Borowitzka 1999). Pada 1980-an, sudah ada 46 skala besar produksi tanaman ganggang di Asia terutama memproduksi Chlorella, produksi skala besar Cyanobacteria dimulai di India, dan fasilitas besar produksi komersial di Amerika Serikat dan Israel mulai memproses halophilic alga hijau Dunaliella salina sebagai sumber β-karoten (Spolaore et al. 2006). Pada 1980-an, penggunaan mikroalga sebagai sumber bahan kimia umum dan baik-baik saja adalah awal dari tren baru (de la Noue dan de Pauw 1988). Pada 1990-an di Amerika Serikat dan India, beberapa tanaman dimulai dengan produksi skala besar Haematococcus pluvialis sebagai sumber astaxanthin karotenoid, yang digunakan dalam obat-obatan, nutraceuticals, pertanian, dan gizi hewan (Olaizola 2000; Spolaore et al 2006.).

            Terutama selama dua atau tiga dekade, bioteknologi alga terus tumbuh menjadi sebuah industri global yang penting dengan bidang beragam aplikasi, dan semakin banyak pengusaha baru mulai menyadari potensi alga. Terdapat bermacam jenis alga didunia yang kemudian dikelompokkan dalam alga merah, alga coklat, alga hijau, diatom dan dinoflagellata. Pemanfaatan alga bagi kehidupan manusia saat ini telah berkembang pesat.

GENOM PROJECT DAN PRODUKSI ALGA TRANSGENIK

            Sumber informasi genom alga dapat diperoleh dari NCBI maupun dalam ESTs (expressed sequence tags). Sequence genom dari mitokondria dan cloroplas lebih banyak dimiliki oleh alga dibandingkan dengan EST dan genome sequence project. Sebelum eksperimen ini dimulai, peneliti diharuskan memikrikan tentang kekerabatan organismenya. Apakah ada hubungan kedekatan sebelu ditransformasikan. Dalam beberapa tahun terakhir, terdapat berbagai jenis alga hasil transpormasi genetic.

            Efisiensi transformasi dan total hasil dari produksi transformasi tergantung kekuatan species. Sebagai contoh Cyanidioschyzon merolae ~200 transformants/µg plasmid-DNA dihasilkan ketika 3-4 x 108 cells disebar dalam plate agar. Pada Porphyridium sp. Juga dimungkinkan untuk system sebar sejumlah sel pada plate tunggal dan 2.5 x 10-4 transformants/µg DNA dapat diperbaiki.

             Pada Chlamydomonas reinhardtii transformasi yang efisien adalah antara 10-4 and 10-5, dan sekitar 8 x 106 cel dapat disebar pada plate. Maka akan terdapat lebih sedikit sel pada plate dibanding percobaan Cyanidioschyzon or Porphyridium , maka Chlamydomonas dapat ditransformasikan dari plate tunggal. Penggunaan gen marker selektif pada kondisi normal dalam semua experiment menghasilkan generasi alga transgenic yang stabil, mulai dari prosentase yang sangat rendah pada treatment ke organisme berhasil ditransformasikan. Marker selektif biasanya gen resisten antibiotic yang merupakan marker dominant sebagai perlakuan baru pada beberapa transformasi strain target, tidak menjadikan masalah dari genotid respectif.

            Pada penambahan marker selektif dominant, terdapat beberapa marker selektif yang tidak stabil. Seperti auxotrophic mutants dengan mutasi endogenous gen memberikan gen untuk complementasi. Mereka memiliki kekuatan besar dalam complete endogenous gene yang biasa digunakan, maka banyak marker dominant disusun dalam respektif organisme dipastikan sebelum perlakuan. Seringkali gen marker selektif tidak dapat mengekspresikan dibawah promoter mereka sendiri, khususnya jika mereka dari sumber heterologous. Untuk itu, dalam mendapatkan kekuatan secara normal, induksibel dan jika memungkinkan, endogenous promoter sangat dibutuhkan. Beberapa penelitian menginginkan untuk mendapatkan organisme transgenic ketika mereka mempelajari temporal gen ekspresi yang menarik secara in situ atau in vivo. Untuk mendeteksi protein secara mudah, promoter dari genpartikular digunakan untuk mengarahkan ekspresi dari gen reporter yang mudah diidentifikasi dan diperlakukan. Laporan gen yangsringkali untuk enzim dimana merubah substrat pada produk berwarna atau menghasilkan emisi cahaya atau gen produk adalah fluorescent protein.

            Dasar dari hamper semua metode transformasi alga adalah pada kasus temporal permeabilitas dari membran sel, dimungkinkan molekul DNA untuk masuk kedalam sel. Pemasukan DNA pada nucleus dan integrasi ke dalam genom tanpa bentuan eksternal. Integrasi DNA umumnya terjadi dengan ilegitimasi rekombinasi, menghasilkan integrasi dari DNA yang diinriduksikan dan menghasilkan transformasi genetic yang stabil. Aktualnya, tidak sulit untuk permeabilitas membrane sel untuk memsaukan DNA, dimana, reproduksi sel harus mempertahankan hidupnya dari kerusakan dan DNA yang masuk dan menyimpulkan divisi sel. Terdapat pasangan dalam metode transformasi pada sitem alga yang memungkinkan memperbaiki transformasi. Metode yang paling umum adalah micro-particle bombardment, juga menyarankan untuk micro-projectile bombardment. Metode ini membuat penggunaan lapisan logam kuat DNA micro-projectiles dan transformasi dari hamper semua tipe sel.

Promotor dan gen reporter

Sering gen penanda dipilih tidak bisa diungkapkan di bawah promotor mereka sendiri, terutama jika mereka datang dari sumber heterolog. Oleh karena itu, lebih cocok, yaitu biasanya kuat, konstitutif atau diinduksi, dan, jika mungkin, promotor endogen yang diperlukan untuk ini dan konstruksi gen chimeric lainnya. Selain itu, banyak peneliti ingin mengambil keuntungan dari organisme transgenik ketika mereka belajar ekspresi spasial atau temporal gen dengan minat mereka insitu atau invivo. Untuk deteksi sederhana ekspresi protein ini, promotor gen tertentu ini digunakan untuk menggerakkan ekspresi gen reporter yang mudah diidentifikasi dan diukur, berbeda dengan urutan coding asli milik promotor ini. Gen reporter mengkode untuk enzim yang mengkonversi substrat menjadi produk berwarna, atau menghasilkan emisi cahaya, atau produk gen reporter adalah protein fluorescent itu sendiri.

Jadi, selain penanda terseleksi, promotor yang cocok dan gen reporter untuk spesies tertentu yang penting lagi adalahperalatan  molekulerdan seorang ahli genetik.

Dua promotor heterolog yang bekerja pada beberapa spesies alga, adalah CaMV35S dan promotor SV40, telah disebutkan dalam kata-kata di atas. dalam Chlamydomonasreinhardtii,promotor endogen dari RBCS2 (ribulosa bifosfat karboksilase, rantai kecil) gen (Stevens etal.1996), sebuah HSP70A (heat shock protein 70A) /sel darah merah2 fusi promotor (Schroda etal.2000), sebuah HSP70A/ β2TUB (β2- tubulin) fusi promotor (Schroda et al,2000.), dan terutama promotor PSAD (protein berlimpah fotosistem I kompleks) gen (Fischer dan Rochaix 2001) terbukti lebih effisien untuk ekspresi konstruksi chimeric. Demikian juga, di Volvoxcarteri, ARS (arylsulfatase) promotor (Hallmann dan Sumper 1994), yang diinduksi oleh kekurangan belerang, promotor β-tubulin (Hallmann dan Sumper 1996), dan HSP70/sel darah merah3 fusion promotor (Jakobiak et al. 2004) yang berguna. Dalam kedua alga ini,gen endogen ARS (arylsulfatase) (Davies etal.1992; Hallmann dan Sumper 1994) dankodon-dioptimalkan GFP (green fluorescent protein) gen (Fuhrmann etal.1999; Ender etal.2002) yang gen reporter berharga; substrat kromogenik seperti 5-bromo-4-chloro-3-indolyl sulfat (X-SO4)atau p-nitrophenyl sulfat memungkinkan untuk analisis lokalisasi subselular dan kuantifikasi spektrofotometri aktivitas arylsulfatase. Tidak seperti arylsulfatase, deteksi GFP tidak memerlukan aditif, sehingga bisa dilakukan invivo.Selain ARS dan GFP, konstruksi  di Chlamydomonasreinhardtii,yangkodon-dioptimalkan crluc (Renillareniformis luciferase) gen (Fuhrmann etal.2004), dan di Volvoxcarteri,yang HUP1 (Chlorellakessleri heksosa / H+ symporter) gen (Hallmann dan Sumper 1996) yang berguna untuk memantau ekspresi gen nuklir. Sebuah membangun terdiri dari promotor CaMV35S danyang Escherichiacoli β-glucuronidase (GUS) uidA gen pelapor telah berhasil digunakan di beberapa spesies alga seperti Dunaliella salina (Tan etal.2005), Chlorella kessleri (El-Sheekh 1999), Chlorella vulgaris (Chow dan Tung 1999), Porphyrayezoensis (Cheney et al,2001.), dan Porphyra miniata (Kubler et al1993.); berbeda substrat β-glucuronidase, seperti 5- bromo-4-chloro-3-indolyl glukuronida (X-gluc), p-nitrofenil β-D-glucuronide atau 4-Methylumbelliferyl-β-D-glucuronide (MUG), memungkinkan untuk analisis lokalisasi subselular dan kuantifikasi spectrophotometrical atau fluorimetrical. Sebuah membangun dengan CaMV35S promotor yang sama dan gen luciferase kunang-kunang didirikan sebagai sistem reporter untuk 'Chlorella'ellipsoidea protoplas(Jarvis dan Brown 1991); yang luciferase dinyatakan terdeteksi oleh in-vitro pencitraansetelah paparansubstrat D-luciferindi hadapan ATP. Dalamrumput laut yezoensisPorphyra, ekspresi transgen dipantau oleh CaMV35S promotor didorong GFP konstruk gen reporter (Cheney etal.2001). Dalam alga yang sama, GFP juga diungkapkan menggunakan promotor dari dua gen homolog(RPB1 dan GAPDH)(Cheney etal.2001). Sebuah membangun terdiri dari promotor SV40 dan Escherichia coli genβ-galaktosidase(lacZ)terbukti menjadi reporter yang berharga untuk Gracilaria changii (Gan et al2003.); deteksi ofβ-galaktosidase membutuhkan in-vitro aplikasidari substrat X-gal (5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β- D-galactoside). The lacZ gen pelapor juga dinyatakan dalam sporofit dari rumput laut Laminaria japonica (Jiang etal.2003) dan Undaria pinnatifida (Qin etal.2003). Dalamdiatom tricornutumPhaeodactylum,gen kunang-kunang luciferase(LUC)diungkapkan di bawah kontrol dari promotor berasal dari a / c mengikat gen protein fucoxanthin-klorofil(FCP)(Falciatore etal.1999), dan β-glucuronidase ( GUS) uidA dan GFP gen reporter yang berguna dalam transgenik Phaeodactylum tricornutum ganggang (Zaslavskaia et al2000;. Falciatore dan Bowler 2002). Pengenalan transporter glukosa gen encoding(glut1 atau HUP1),ternyata Phaeodactylum tricornutum dan Volvox carteri (Hallmann dan Sumper 1996) ganggang yang hidup pada glukosa eksogen dalam ketiadaan cahaya (Zaslavskaia etal.2001). Dalam dua diatom, Thalassiosira weissflogii dan Cylindrothecafusiformis,yang β-glucuronidase (GUS) uidA gen (Falciatore et al1999.) Dan GFP gen(Poulsen dan Kroger 2005), masing-masing, yang berguna sebagai gen reporter; di Cylindrothecafusiformis,GFP gen yang didorong oleh promotor dari gen reduktase endogen nitrat (Poulsen dan Kroger 2005), sehingga ekspresi dimatikan ketika sel-sel yang tumbuh di ion amonium dan diaktifkan ketika sel-sel dipindahkan ke medium yang mengandung nitrat .

Subbagian  atas, yang berisi contoh ganggang yang berhasil ditransformasi, menunjukkan bahwa ada spektrum yang luas dari gen reporter dan promotor. Beberapa gen dan bahkan promotor berasal dari sumber heterolog. Penggunaan elemen genetik ini harus dipertimbangkan untuk percobaan transformasi dengan spesies yang belum ditransformasi. Atau, jika unsur genetik endogen digunakan, kloning dan konstruksi dengan cara yang analog untuk konstruksi yang telah terbukti, menggunakan DNA dari organisme yang menarik, mungkin cara tercepat untukmengubah sebuah spesies baru.

Metode untuk memasukkan DNA ke dalam sel alga

dasar dari hampir semua metode transformasi alga adalah penyebabnya, dengan berbagai cara, Permeabilisasi temporal membran sel, memungkinkan molekul DNA masuk ke dalam sel. Pintu masuk DNA dalam inti dan integrasi ke dalam genom terjadi tanpa bantuan eksternal. Integrasi DNA terutama terjadi oleh peristiwa rekombinasi tidak sah, sehingga integrasi ektopik dari DNA diperkenalkan dan, dengan demikian, memuncak dalam transformasi genetik yang stabil. Pada kenyataannya, itu tidak sulit untuk permeabilize membran sel dalam rangka memperkenalkan DNA; Namun, sel reproduksi yang terkena harus bertahan dari kerusakan yang mengancam hidup dan invasiDNA ini dan melanjutkan pembelahan sel.

Ada beberapa yang bekerja pada metode transformasi untuk sistem alga yang memungkinkan pemulihan transforman yang layak. Metode yang paling populer adalah penembakan mikro-partikel, juga disebut sebagai penembakan mikro-proyektil, senjata transformasi partikel, senjata transformasi gen, atau hanya biolistics. Metode ini memanfaatkan DNA berlapis logam berat (kebanyakan emas) mikro-proyektil dan memungkinkan transformasi hampir semua jenis sel, terlepas dari ketebalan atau kekakuan dinding sel, dan juga memungkinkan transformasi organel. tindakanIni, yang muncul seperti operasi militer anti-ganggang menggunakan bom karet, berhasil diterapkan di Chlamydomonasreinhardtii Kindle et al(.1989), Volvox carteri Schiedlmeier et al(.1994), Dunaliella salina (Tan et al2005.), Gracilaria (Gan et alchangii,2003.);. Laminaria japonica (Qin et al1999 Jiang etal.2003), Phaeodactylum tricornutum (Apt etal.1996), Navicula saprophila (Dunahay etal.1995), Cyclotella cryptica (Dunahay etal.1995), Euglenagracilis (Doetsch etal.2001), Porphyridium sp. (Lapidot etal.2002), fusiformis Cylindrotheca (Fischer etal.1999), Haematococcus pluvialis (Legends dan Sandmann 2006), 'Chlorella' kessleri (El-Sheekh 1999), dan Chlorellasorokiniana (Dawson etal.1997).

Prosedur transformasi lebih kompleks dan lebih murah lagi melibatkan persiapan dari suspensi (mikro) alga yang kemudian di agitasi dengan adanya mikro atau makro-partikel, polietilen glikol dan DNA. Beberapa peneliti telah menggunakan silikon karbida (SiC) (~ 0.3- 0,6 pM tebal dan ~ 5-15 m panjang) sebagai mikro-partikel; silikon karbida adalah senyawa keramik silikon dan karbon. Mikro-partikel keras dan kaku memungkinkan transformasi sel dengan dinding sel utuh termasuk Chlamydomonas reinhardtii (Dunahay 1993), Symbiodinium microadriaticum (ten Lohuis dan Miller 1998), dan Amphidinium sp. (ten Lohuis dan Miller 1998); Namun, pengurangan dinding alga tampaknya lebih tepat ketika menerapkan metode ini. Dalam Chlamydomonas reinhardtii,dinding sel mutan yang dikurangi diubah melalui agitasi  (0,4-0,5 mm), polietilen glikol dan DNA (Kindle 1990); Metode murah ini secara rutin digunakan untuk mengubah Chlamydomonas,karena kebanyakan peneliti lebih suka bekerja dengan strain penurun dinding. Dinding sel protoplas bebas dari alga hijau 'Chlorella' ellipsoidea dapat diubah tanpa mikro atau makro-partikel (Jarvis dan Brown 1991); agitasi dari protoplas di hadapan polietilen glikol dan DNA sudah cukup. Sel telanjang, protoplas, sel dinding berkurang mutan dan sel-sel lain dengan dinding tipis juga dapat diubah oleh elektroporasi, di mana dirancang khusus efek elektroda tegangan melintasi membran plasma yang melebihi kekuatan dielektrik nya. Pulsa elektronik besar ini sementara mengganggu bilayer phos-pholipid dari membran sel, sehingga molekul seperti DNA untuk lulus. Sel-sel Chlamydomonas reinhardtii (Brown etal.1991), Cyanidioschyzonmerolae (Minoda etal.2004), Dunaliella salina (Geng etal.2003), dan Chlorella vulgaris (Chow dan Tung 1999) telah diubah dengan cara ini. Dua spesies alga telah dimodifikasi secara genetik dengan cara yang berbeda, yaitu dengan Agrobacterium tumefacienstransformasi -dimediasi melalui tumor inducing (Ti) plasmid, yang mengintegrasikan semi-acak ke dalam genom sel tanaman yang terinfeksi. Agrobacterium Infeksimenyebabkan tumor ( "mahkota galls") di dikotil dan beberapa monokotil, dan, menakjubkan, beberapa alga menjadi terinfeksi, tetapi mereka tidak mengembangkan tumor. Transformasi media Agrobacteriumditunjukkan untuk bekerja di multisel alga merah Porphyra yezoensis ( Cheney etal.2001) dan yang paling mengejutkan, dalam alga hijau uniseluler Chlamydomonas reinhardtii (Kumar etal.2004).

Subbagian atas menunjukkan bahwa ada spektrum besar untuk memasukkan DNA ke dalam sel alga. Dengan manfaat selanjutnya, pembomanmikro-partikel mungkin menjadi metode terbaik untuk memulai jika seseorang berniat untuk menghasilkan transgenik dengan alga yang sebelumnya belum ditransformasi di latar belakang dari ketidakpastian eksperimental lainnya, seperti fungsi daripenggunaan promotor dan penanda terseleksi. Meskipun metode tantang ini memerlukan senapan partikel mahal dan menghasilkan biaya berjalan luar biasa, tampaknya bekerja, pada prinsipnya, dengan semua jenis sel terlepas dari konsistensi dan kekakuan dari dinding sel. Daya tembus dari mikro-proyektil dapat ditingkatkan tanpa kesulitan, sehingga bahkan dinding sel silika diatom bukan menjadi penghalang tak tertembus.

PERMASALAHAN

            Meskipun pentingnya bioteknologi alga dan rekayasa genetika telah dengan cepat meningkat, masih ada kesulitan, ketidaknyamanan dan masalah yang harus diselesaikan.

masalah di bidang rekayasa genetika

            Selama produksi alga transgenik, peneliti seringkali mendapati masalah yaitu konstruksi gen tidak terekspresi seperti yang diinginkan. Meskipun semua elemen terpenuhi untuk transkrisi dan translasi telah masuk dan konstruksi terintegrasi dalam genom. Gen silencing ini terjadi akibat methylation dan menyebabkan efek perpindahan posisi dan epigenetic mechanisms. Ini seringkali terjadi pada control dari pembenguanan dan respon dari sel kepada virus, elemen transposable atau DNA asing lain atau penempatan DNA yang tidak alami. Seringkali, screening jumlah transformasi pada transforman dengan ekspresi tinggi mengatasi masalah ini.

            Masalah lain muncul ketika konstruksi DNA dengan heterologous asli digunakan. Satu poin penting pada kontek ini adalah codon digunakan adalah tipikal dari hamper semua species. Ketika kodon umum dari DNA donor jarang didapati dalam organisme gen target, ikatan tRNA akan melemah dan akan menurunkan level translasi dan konsequensinya pada ekpresi rata-rata. Situasi ini akan lebih ekstrim ketika kodon tidak sesuai pada semua spesies target. Salah satu strategi untuk mengatasi masalah ini adalah melihat gen heterologous yang memiliki kodon digunakan mirip dengan gen target organisme.

            Problem lain yang memungkinkan terjadi adalah alga secara umum dan alga transgenic yang digambarkan dapat menghasilkan produk dan kandungan lain, pada aplikasi komersial dari tipe liar masih tetap terbatas. Salah satu factor pembatasnya pada pertumbuhan adalah cahaya.

            Pada satu sisi mikroalga tumbuh cepat pada densitas tinggi dalam photo-bioreactors atau dalam tambak terbuka, disisi lain pembatasan densitas dalam budidaya menghasilkan beberapa centimeter pertumbuhan pertama sel pertumbuhan. Untuk mengatasi ini perlu dibuat special bioreactor yang menggunakan tanki dengan pemutar. Alternative lain dengan menggunakan heterotropik alga dan penambahan sumbstrat organic yang dibutuhkan. Strategi lainnya adalah mentransformasikan photoautotrophic algae menjadi heterotrophic algae dengan mengintroduksi gen untuk transportasi gula kedalam genom melalui genetic engineering.Selama produksi alga transgenik, peneliti harus berjuang dengan masalah bahwa konstruksi gen tidak dinyatakan sebagai yang diinginkan, meskipun semua elemen yang diperlukan untuk transkripsi dan translasi telah dimasukkan dan konstruksi diintegrasikan ke dalam genom. Gen ini terjadi misalnya melalui metilasi, dan disebabkan oleh efek posisional dan mekanisme epigenetik. Hal ini sering terkait dengan pengendalian pembangunan dan respon sel terhadap virus, perpindahan unsur, atau DNA asing lainnya atau DNA tidak wajar ditempatkan (Cerutti et al1997;. Wu-Scharf etal.2000). Seringkali, screeningke nomer terbesar dari transforman untuk transforman dengan ekspresi yang tinggi memecahkan masalah ini.

Kesulitan lain muncul ketika DNA membangun dengan heterolog asli digunakan. Salah satu poin penting dalam konteks ini adalah bias dalam penggunaan kodon yang khas untuk hampir setiap spesies. Ketika kodon umum dari spesies DNA donor jarang ditemukan dalam gen dari organisme target, kelimpahantRNA yang sesuai akan rendah dan ini akan menguntungkan bagi terjemahan dan, sebagai akibatnya, untuk tingkat ekspresi. Situasi ini adalah yang paling ekstrim ketika kodon tidak hadir sama sekali dalam spesies sasaran. Salah satu strategi untuk mengatasi masalah ini adalah untuk mencari gen heterolog yang telah memiliki kodon yang mirip dengan gen dari organisme sasaran. Dengan cara ini, misalnya,genStreptoalloteichus hindustanusbleyang diidentifikasi sebagai penanda terpilih berguna untuk transformasi Chlamydomonas reinhardtii (Stevens etal.1996) dan Volvox carteri (Hallmann dan Rappel 1999). Strategi lain untuk mengelola masalah ini adalah untuk benar-benar kembali mensintesis gen heterolog dengan mengikuti penggunaan kodon dari spesies sasaran. Dengan cara ini genAequoreavictoria GFP dan gen Renillareniformis luc telah dikonversi menjadi gen reporter ideal untuk berekspresi di Chlamydomonas reinhardtii (Fuhrmann etal.1999, 2004).

Intron menimbulkan kesulitan lain untuk transgenesis. Gen heterolog harus tidak mengandung intron mereka sendiri karena mereka kemungkinan besar tidak akan disambung dengan benar; cDNA harus digunakan. Namun, gen tanpa intron sering buruk disajikan. Masalah ini dapat diatasi dengan memperkenalkan intron homolog ke wilayah coding heterolog. Kegunaan gen chimeric seperti telah ditunjukkan, misalnya, dalam Chlamydomonas reinhardtii (Lumbreras etal.1998) dan Volvox carteri (Hallmann dan Rappel 1999).

Masalah juga timbul dari heterolog yang mengapit urutan, khususnya, promotor. Bahkan jika beberapaheterolog, promotor  seperti CaMV35S dan promotor SV40 (lihat di atas), telah dibuktikan dapat bekerja di beberapa spesies, adanya pengenalan yang memadai di daerah promoter heterolog dan kurangnya regulasi yang memadai adalah kasus normal; juga, heterolog 3 'daerah belum diterjemahkan dapat menyebabkan salah polyadenylation dan juga dapat mempengaruhi regulasi. Akibatnya, urutan pengapitan harus berasal dari spesies sasaran, jika bisa didapat.

Masalah lain telah dilaporkan mengenai pengiriman DNA, kegagalan untuk mengintegrasikan ke dalam genom, atau transportasi yang tidak benar dalam kloroplas atau melalui membran plasma ke dalam kompartemen ekstraseluler.                Masalah Ini dan yang disebutkan dalam subbagian di atas  tidak spesifik untuk alga karena juga diketahui terjadi dengan tanaman atau eukariota lainnya.

Sejauh ini, Chlamydomonas reinhardtii adalah satu-satunya alga yang dilaporkan secara sempurna sebagai alat molekuler yang memungkinkan untuk rekayasa genetika yang komprehensif. Beberapa spesies lain memenuhi sebagian persyaratan untuk manipulasi gen, tetapi mereka harus sehubungan dengan satu atau lebih titik, seperti sequencing dan notasi genom, ketersediaan alat molekul atau prosedur transformasi (lihat di atas). Tingkat aksesibilitas dari spesies yang diberikan untuk manipulasi gen kasar berkorelasi dengan jumlah kelompok kerja dengan spesies tertentu, sehingga tampaknya tidak menjadi masalah. Jelas banyak pekerjaan yang diperlukan untuk mendorong transgenik alga, terutama pada beberapa spesies organisme model dalam penelitian dasar dan pada mereka yang sangat menarik untuk industri.

Masalah di bidang bioteknologi

Meskipun alga secara umum dan transgenik alga khususnya menggambarkan sumber yang menjanjikan untuk produk berekspresi dan senyawa lain, aplikasi komersial tipe alga liarmasih terbatas (Borowitzka 1999) dan alga transgenik masih dalam masa perkembangan.

Salah satu faktor pembatas untuk pertumbuhan adalah cahaya. Di satu sisi hal ini menguntungkan bahwa (mikro) ganggang tumbuh dalam kepadatan tinggi dalam foto-bioreaktor atau bahkan sistem kolam terbuka, disisi lain lampumenjadi pembatas dalam kultur.Di beberapa sentimeter pertama dan ini membatasi pertumbuhan sel. Salah satu strategi untuk memecahkan masalah tersebut adalah pengembangan bioreaktor khusus (Morita etal.2002), penggunaan stirred tank, atau kolam dangkal. Sebuah pendekatan alternatif adalah penggunaan ganggang heterotrofik dan penambahan substrat organik yang diperlukan. Strategi lain adalah untuk mengubah alga fotoautotropik ganggang heterotrofik dengan memperkenalkan gen untuk transporter gula ke dalam genom mereka dengan rekayasa genetika. Ini sudah dicapai dalam Volvox carteri (Hallmann dan Sumper 1996) dan Phaeodactylum tricornutum (Zaslavskaia etal.2001). Diatom Phaeodactylum tricornutum tumbuh dengan heterotrophik bahkan dalam gelap dengan glukosa sebagai sumber karbon saja (Zaslavskaia etal.2001).

Kultur alga dalam bioreaktor biasanya axenic, tetapi volume kultur terbatas dan sterilisasi cukup mahal. Ketika produksi skala besar dilakukan dalam sistem kolam terbuka, starter kulturbesar tumbuh di kolam tertutup foto-bioreaktor diperlukan untuk menghindari over spesies oleh spesies lain dalam sistem kolam terbuka yang tidak steril (Walker etal.2005b). Atau, sistem kultur tertutup besar harus dikembangkan yang kemungkinan besar akan sangat mahal.

Khususnya, sistem kolam terbuka juga membutuhkan pengembangan strategi untuk mengurangi probabilitas dan dampak dari aliran gen antara alga transgenik dan kerabat liar mereka. Kemungkinan bahwa alga berubah akan selamat dan bahwa transgen akan menyebar di lingkungan tergantung pada potensi dampak kekebalan imun, yang dapat dikontrol sampai batas tertentu oleh insinyur genetik.

terakhir, panen alga dari kolam terbuka masih tidak effisien dan mahal. Jadi, jelas banyak pekerjaan yang diperlukan untuk mengoptimalkan bioteknologi alga untuk penggunaan komersial yang luas.

PENERIMAAN PUBLIK DAN KEAMANAN HAYATI DARI transgenik

            Tujuan dari kedua (alga) transgenik dan pemuliaan tradisional adalah untuk meningkatkan karakteristik genetikdari spesies tertentu, sehingga organisme yang dihasilkan memiliki, sifat baruyang diinginkan. Perbedaan mendasar antara teknik ini adalah bagaimana tujuan ini tercapai. Sebenarnya, penilaian keamanan hayati dan perhatian publik harus fokus pada sifat-sifat yang efektif dari organisme yang dimodifikasi dan bukan pada proses yang diproduksi; tapi penerimaan publik transgenik jauh lebih rendah dari pemuliaan tradisional, terlepas dari kualitas dan keparahan dari perubahan yang disebabkan dalam genom dari organisme yang bersangkutan.

Sejak perusahaan komersial menjual ganggang atau produk alga dari tipe organisme liar, tidak ada pelanggaran umum yang nyata terhadap transgenik alga sejauh ini. Tapi kemungkinan besar, segera setelah perusahaan komersial mencoba untuk mulai menggunakan ganggang transgenik dalam produk pangan atau pakan, oposisi terhadap ganggang transgenik akan sama seperti saat melawan tanaman transgenik (Dale 1999). -Isu terkait kesehatan mungkinmenjadi kekhawatiran tentang meningkatnya kadar senyawa alga beracun, produksi alergen, dan masalah pencernaan. -Isu terkait lingkungan mungkin menjadi kekhawatiran tentang transfer gen baru dari satu jenis ganggang yang lain, terutama dalam sistem air lebih atau kurang terbuka, evolusi strain baru di alam liar, dan dampak pada spesies nontarget termasuk manusia. Selain itu, sebagian besar kelompok yang mengajukan keberatan terhadap tanaman transgenik atau hewan karena masalah agama atau etika juga akan bertentangan dengan bioteknologi menggunakan alga transgenik. Mungkin, hanya produksi bahan kimia yang bermanfaat dari ganggang transgenik dalam sistem tertutup untuk digunakan dalam obat-obatan akan menghadapi perlawanan agak kurang umum.

Namun, masalah faktatak terlihat, tidak ada bukti yang menunjukkan produk saat ini dari organisme transgenik di pasar yang tidak aman. Lebih dari 1.000 makanan transgenik yang berbeda yang dijual hanya di supermarket AS, tapi tidak ada kasus yang berkaitan dengan alergi makanan atau masalah lain dengan transgenik telah dilaporkan. Juga, kemungkinan resiko aliran gen tampaknya jauh lebih rendah dari perkiraan sebelumnya; selain itu, risiko aliran gen melalui organisme rekayasa genetika modern sama dengan organisme dimodifikasi oleh pemuliaan konvensional. Sebuah prasyarat dasar bagi penerimaan publik pemanfaatan bioteknologi alga transgenik akan efisiensi dan kredibilitas pengujian sesuai dan peraturan sistemuntuk organisme transgenik. Untungnya, banyak lembaga nasional dan internasional sudah dibangun kerangka peraturan yang bertanggung jawab untuk mengatur dan memonitor tanaman transgenik yang lebih tinggi dan hewan. Jadi, akan ada masalah besar untuk memasukkan alga transgenik dalam sistem yang ada ini. Berdasarkan pengalaman dengan tanaman transgenik dan hewan, alga transgenik atau produk dari transgenik yang lulus pengujian sesuai dan sistem pengaturan tidak akan membahayakan kesehatan atau berisiko bagi lingkungan.

PEMANFAATAN ALGAE  PADA MASA DEPAN

            Dimasa mendatang, dengan adanya alga transgenic dapat dimanfaatkan dalam berbagai hal untuk menunjang kehidupan manusia. Diantaranya sebagai bioenergi yang mudah dibudidayakan sehingga mampu menggantikan ketergantungan terhadap energi dari fosil. Alga juga dapat dimanfaatkan untuk bioremediasi perairan dan tanah yang semakin hari semakin banyak tercemar, sehingga dapat mengembalikan kondisi optimum dari perairan dan tanah.
            Pemanfaatan alga sebagai sumber nutrisi baik sebagai makanan atau suplemen memberikan peluang untuk molecular farming. Dimana dibudidayajan alga di tambak baik makroalga maupun mikroalga secara besar-besaran untuk memenuhi kebutuhan manusia yang selalu meningkat. Mikroalga yang dikultur dapat pula dimanfaatkan sebagai bahan antiinsektida yang dapat menggantikan insektisida non organic yang selama ini digunakan dan dapat mencemarkan lingkungan.

            Seperti hampir semua teknologi baru, transgenik alga dan bioteknologi juga menghadapi beberapa tantangan dan masalah seperti yang dibahas di atas. Namun, masalah-masalah potensial harus diminimalkan sebagai teknologi berkembang. Dalam konteks ini mungkin mendorong untuk insinyur genetik alga untuk mengingat situasi di tahun 1995, ketika pertama kali ditanam secara komersial tanaman transgenik, tetapi tidak banyak orang yang pada waktu itu mampu membayangkan bahwa akan ada 70 juta acres transgenik tanaman di Amerika Serikat hanya empat tahun kemudian.

Alga telah digunakan dalam aplikasi di berbagai bidang termasuk gizi, kultur, produksi bahan kimia dan obat-obatan, seperti yang dibahas di bagian "Pemanfaatan ganggang - situasi sekarang". Sebagian besar daerahmemiliki kapasitas potensial untuk memiliki keuntungan dan memperluas melalui calon penggunaan organisme transgenik yang telah dioptimalkan. Tapi transgenik alga dan bioteknologi algajuga membuka pintu untuk daerah baru yang menarik dan dengan demikian menjanjikan bidang yang lebih luas dari aplikasi seperti diuraikan di bawah.

Teknologi Bioenergi.

            Melalui deplesi bahan bakar fosil menyebabkan  meningkatnya polusi udara dan pemanasan global. Sumber energi alternatif telah menjadi bagian penting. Alga dapat dimanfaatkan sebagai alternatif tersebut, dan terlebih lagi, sebagai sumber energi terbarukan. Salah satu cara adalah dengan menggunakan biomassa makroalga untuk menghasilkan metana sebagai bahan bakar (seperti dibahas di atas). Karena produktivitas tinggi dan akumulasi minyak, biomassa dari diatom mungkin merupakan sumber masa depan untuk bahan bakar (Pulz dan Gross 2004). Cara lain yang paling menjanjikan adalah dengan menggunakan alga untuk menghasilkan hidrogen. Selama bertahun-tahun, manfaat hidrogen sebagai pembawa energi telah terkenal. Hidrogen menghasilkan energi ketika baik dibakar atau digunakan dengan teknologi bahan bakar sel. Banyak mikroorganisme prokariotik dan eukariotik fotosintetik memiliki kemampuan berevolusi untuk mengurangi proton hidrogen selama penyerapan cahaya oleh aparat fotosintesis. Beberapa proyek yang saat ini sedang berlangsung untuk mengoptimalkan salah satu spesies ini, hijau organisme model Chlamydomonasreinhardtii, dengan teknologi gen dan cara lain, untuk produksi hidrogen yang efisien. Strategi yang diterapkan termasuk penipisan dan kultur dengan sulfur, screens untuk mutan dengan peningkatan produksi hidrogen, modifikasi genetik dari kompleks antena dangan pemanenan cahaya, kelebihan dari proton dan elektron, dan optimalisasi enzim hydrogenase (Melis et al2000;. Kruse et al.2005;. Prince dan Kheshgi 2005) Chlamydomonas reinhardtii telah terbukti untuk menghasilkan 10 mol (20 g) H2 per m2 wilayah kultur per hari (Melis dan Happe 2001). Jika hasil yang tinggi tersebut dapat juga dicapai dalam produksi skala besar, ini akan menjadi cara yang sangat efektif untuk menghasilkan hidrogen sebagai sumber energi terbarukan.

Bioremediasi air dan tanah,

            Timbal  kadmium, dan merkuri adalah polusi logam berat air dan tanah yang paling sering ditemukan. Proses industri, termasuk manufaktur plastik, elektroplating, produksibaterai Ni-Cd, pertambangan dan peleburan industri, terus melepaskan sejumlah besar logam berat ke lingkungan. Sebuah cara progresif untuk kembali lingkungan diubah oleh kontaminan ke kondisi aslinya adalah menggunakan (mikro) organisme, proses yang dikenal sebagai bioremediasi. Ganggang siap mengambil logam berat seperti cadmium dari lingkungan dan kemudian menginduksi respon logam berat, yang meliputi faktorproduksi dalam mengikat logam berat dan protein. Namun, tingkat logam berat yang lebih tinggi menghambat proses utama lainnya (misalnya fotosintesis, pertumbuhan) dan akhirnya membunuh sel-sel.

Alga hijau liarChlamydomonas reinhardtiidapat mentolerir jumlah yang patut dicatat dari kadmium dengan reproduksi yang cepat,tetapi diubah secara genetik Chlamydomonas,dengan ekspresi heterologousmothbean padagenP5CS,  tumbuh dengan konsentrasi logam berat yang jauh lebih tinggi. Ekspresi genP5CS,  yang mengkatalisis pertama kali yang didedikasikan dalam sintesis prolin, dalam hasil sel rekayasa genetika di tingkat prolin bebas 80% lebih tinggi dan peningkatan empat kali lipat dalam kapasitas mengikatkadmium yangrelatif terhadap sel-tipe liar. Selain itu, ekspresi hasil gen ini dalam pertumbuhan yang cepat pada konsentrasi cadmium dinyatakan dapat mematikan (Siripornadulsil etal.2002). Salah satu alasannya adalah bahwa prolin mengurangi stress logam berat terhadap sel dengan detoksifikasi radikal bebas yang dihasilkan sebagai akibat dari keracunan logam berat. Terutama karena pendekatan ini tampaknya mudah ditransfer ke ganggang lainnya, generasitransgenik Chlamydomonasini adalah langkah signifikan terhadap penggunaan ganggang untuk remediasi lokasi yang terkontaminasi.

Penanaman Molekuler

            Ide penanaman molekuler (juga disebut pharming molekul, biopharming atau gen pharming) di (mikro) alga adalah untuk menghasilkan biomolekul berharga untuk obat atau industri yang sulit atau bahkan tidak mungkin untuk menghasilkan cara lain, atau yang membutuhkan biaya produksi yang sangat tinggi dengan sistem lain.

Salah satu bidang kegiatan dalam hal ini adalah produksi skala besar antibodi dalam sistem alga. Ekspresi sukses dan perakitan IgA antibodi monoklonal rekombinan manusiatelah dibuktikan untuk Chlamydomonas reinhardtii (Mayfield etal.2003). Mencapai ekspresi tinggi dalam alga transgenik dan penyederhanaanantibodi pemurnianyang diperlukan untuk optimalisasi kodon dari gen yang sesuai dan fusi dari IgA rantai berat ke wilayah variabel dari rantai cahaya dengan rekayasa genetika menggunakan linker fleksibel. Dengan cara ini, produksi antibodi dapat menjadi tidak hanya jauh lebih nyaman, tetapi juga jauh lebih murah daripada ekspresi dengan sistem lain. Selain itu, ekspresi di suatu organisme tanpa sistem kekebalan memungkinkan ekspresi antibodi yang tidak akan mengganggu sistem kekebalan tubuh dari hewan inang yang digunakan dalam produksi antibodi konvensional.

Alga juga telah menunjukkan kesesuaian untuk mensintesis vaksin. Dalam hal ini, ekspresi stabil dari antigenpermukaan gen heaptitis B telah ditunjukkan di Dunaliellasalina (Sayre et al,2001;. Geng et alSun et al2003;..2003). Sejak Dunaliella jika tidak digunakan untuk gizi, tidak ada kebutuhan untuk pemurnian antigen, sehingga ganggang utuh dapat digunakan untuk memberikan vaksin . Sebuah proyek lebih bertujuan penerapan antigen memproduksi alga dalam industri ikan. Hal ini dimaksudkan untuk menggunakan antigen alga-diproduksi untuk vaksinasi ikan terhadap virus nekrosis hematopoietik (IHNV) yang menyebabkan penyakit menular yang membunuh 30% dari populasi ikan AS setiap tahun; vaksinasi diwujudkan hanya dengan memberi makan ikan dengan ganggang (Banicki 2004).

Mikroalga juga telah terbukti berguna untuk mengekspresikan protein insektisida. Karena algahijau Chlorella adalah salah satu makanan yang mungkin untuk jentik nyamuk, hormon nyamuk tripsin-modulasi faktor oostatic (TMOF) heterologouslytelah dinyatakan dalam Chlorella.TMOF menyebabkan penghentian biosintesis tripsin dalam usus nyamuk. Setelah makan larva nyamuk denganrekombinan ini Chlorella sellarva mati dalam waktu 72 jam (Borovsky 2003). Karena penyakit seperti malaria, demam berdarah dan barat demam Nil ditularkan melalui nyamuk, nyamuk pengurangan merupakan persyaratan mahal di negara-negara tropis. Penggunaan ganggang transgenik tersebut mungkin menjadi alternatif yang jauh lebih murah.

Pemanfaatan alga sebagai sistem ekspresi tidak terbatas pada antibodi, antigen, atau protein insektisida. Terutama, Chlamydomonas reinhardtii menawarkan umum, alternatif yang menarik untuk sistem ekspresi berbasis mamalia tradisional tapi mahal (Franklin dan Mayfield 2004). Juga, ekspresi protein yang membahayakan sel-sel mamalia pada prinsip, atau setidaknya pada konsentrasi yang lebih tinggi, harus layak dalam sistem alga hijau sangat jauh terkait. Namun demikian, Chlamydomonas efek modifikasi posttranslational umum seperti glikosilasi protein disekresikan, sebuah isu yang tidak atau tidak memuaskan dicapai dengan sistem ekspresi umum bakteri atau jamur. Di antara poin lainnya, karakteristik ini membuat Chlamydomonas reinhardtii sistem yang menarik untuk ekspresi protein terapeutik manusia ekstraseluler.

Untuk eksploitasi bioteknologi lanjut dari alga, beberapa peneliti melakukan skrining ekstrak dari banyak spesies alga untuk menemukan komponen organik yang efektif seperti metabolit sekunder (Kopecky et al., 2000;. Lubian et al., 2000), biomolekul antijamur atau antibakteri (Piccardi etal.2000), racun alga (Piccardi etal.2000), atau bahan aktif farmasi sebagai calon obat (Skulberg 2000). Selain itu, senyawa dari metabolisme primer seperti polisakarida (Molton et al1980;. Arad  De Philippis et al,1999;. Protein  Molton et al(.1980), dan asam lemak (Molton et al2001).,1980; Guil-Guerrero etal.2004) sedang dicari dan dievaluasi untuk pemanfaatan farmasi potensial. Senyawa yang menarik diidentifikasi tidak hanya bisa digunakan terhadap mereka, tapi, di luar itu, mereka dapat dimodifikasi dengan menambahkan atau mengubah kelompok fungsional untuk mengubah atau meningkatkan bioaktivitas mereka untuk menghasilkan obat-obatan baru. Metode klasik digunakan pada bahan kimia ini. Tapi secara umum organisme transgenik di dalam spesies seperti Chlamydomonas juga memberikan kesempatan untuk secara genetik mengubah ganggang dengan menggunakan gen heterolog sedemikian rupa sehingga mereka menghasilkan modifikasi in vivo.

PENUTUP

            Memerlukan banyak dasar penelitian yang harus dilakukan saat akan melakukan penelitian tentang alga transgenik dan bioteknologi alga. Sifat sifat fisiologi, morfologi, biokimia dan karakteristik mlekuler dari alga sangat berbeda dengan tanaman dan hewan tingkat tinggi. Alga bisa memenuhi beberapa kriteria yang tidak dimiliki hewan dan tumbuhan lainnya. Ini merupakan satu alasan mengapa alga menjadi bahan yang dimanfaatkan dalam bidang ekonomi,industri, dan farmasi. Peluang untuk menciptakan alga transgenik sedang gencar gencarnya diteliti. Spesies dengan tingkat pertumbuhan yang tinggi seperti Clamydomonas yang dapat dikultur dalam bioreaktor sudah dimanfaatkan beberapa perusahaan bioteknologi dalam penggunaan alga transgenik. Modifikasi genetik yang meningkatkan sifat fisiologis dan tingkat produksi yang optimal dari strain alga menjadi potensi teknologi yang menguntungkan dimasa depan.

Categories: Science