Disain Senyawa Sintetik Berbasis Lipopeptida Sebagai Penghantar Material Genetik ke Dalam Sel Mamalia

Abstract

Abstract

Research on genetic delivery especially by harnessing lipopeptide synthetic as non-viral vector is still limited and therefore it has a high novelity. The main challenge in genetic delivery is the availability of suitable meant of vectors which are safe and efficient to deliver the material genetic into the target cell and subsequently enter the cell nucleous. Modified viral-based vectors are very effective in delivering gene of interests into the cell nucleous. However, this vector often turns into the wild type and integrated into the genome thus it is regarded as non safe for the host cells. In addition, viral-based vector is very immunogenic, therefore it will be cleared by immune host system. On the other hand, non-viral based vectors which are naturally available or chemically synthesized, are regarded as safe but the delivery efficiency is very low. Lipoppetide is a molecule composed of fatty acid and amino acids which can be designed and synthesized as needed. In this research, publications related with non-viral gene delivery vehicles are reviewed. Lipopeptide – based transfection reagent molecule bearing palmytoil (C-16), amino acid of cystein, histidine, lysine, nuclear localization signal (NLS), and transactivating transcriptional activator (TAT) which originally derived from SV40 T antigen and HIV peptide sequence is designed as non-viral vector to deliver the gene of interest. In order to ensure the gene interest enter the cell nucleous, the molecule of gene has to be compacted into the nanometer size and free from enzymatic degradation during its transport in the cytoplasm into cell nucleous. The sequence of TAT (-YGRKKRRQRRR-) is expected to increase the capability of lipopeptide in penetrating the cell membrane. Meanwhile, the sequence of NLS (-PKKKRKV-) is intended to facilitate the complex of DNA-lipopeptide actively transported into the cell nucleous of mammalian cells. 

Keywords: Lipopeptide, NLS,TAT, nanoparticle and transfection reagent.

Abstrak

Penelitian terkait penghantaran material genetik (gene delivery) dengan memanfaatkan senyawa berbasis lipopeptida sebagai vektor non-virus masih sangat terbatas. Tantangan utama dalam penghantaran material genetik adalah ketersediaan vektor atau pembawa yang aman dan efisien dalam menghantarkan material genetik ke target sel kemudian masuk ke dalam sitoplasma dan inti sel. Vektor yang berbasis pada virus termodifikasi umumnya dikenal efektif dalam menghantarkan gen ke dalam inti sel. Tetapi vektor jenis ini sering berubah menjadi wild type yang virulen dan terintegrasi ke dalam sel inang sehingga sangat berbahaya. Sebaliknya, vektor non-virus yang tersedia secara alami atau yang disintesis secara kimia pada umumnya relatif aman tetapi efisiensi penghantarannya sangat rendah. Lipopeptida merupakan molekul berbasis asam lemak dan asam amino yang dapat didesain dan disintesis sesuai dengan karakteristik yang diinginkan. Pada kajian ini, ditinjau beberapa publikasi mutakhir terkait senyawa sintetik non-virus termasuk lipopeptida yang digunakan sebagai penghantar material genetik. Senyawa lipopeptida yang mengandung gugus alkil palmitoil (C-16), asam amino histidin, lisin, sekuen yang dikenal sebagai nuclear localization signal (NLS, -PKKKRKV-) dan trans-activating transcriptional activator (TAT, -YGRKKRRQRRR-) yang secara alamiah merupakan sekuen peptida dari virus SV40 dan HIV didesain untuk digunakan sebagai penghantar molekul genetik secara in-vitro. Agar gen target dapat sampai ke dalam inti sel, molekul target yang berupa plasmid DNA harus dalam ukuran yang compact (nanopartikel), mampu menembus membran sel dan terbebas dari degradasi enzimatik (DNAse) selama perjalanan dalam sitoplasma menuju inti sel. Peptida NLS dan TAT sintetik yang terdiri dari asam amino yang bermuatan positif (bersifat basa) diyakini dapat membentuk partikulat ukuran nanometer (nm) yang stabil ketika diformulasikan dengan molekul DNA. Selain itu, adanya peptida NLS diharapkan mampu meningkatkan daya penetrasi terhadap membran sel maupun membran inti sel mamalia.

 Kata kunci: Lipopeptida, NLS, TAT, nano partikel, dan efisiensi transfeksi.