CRISPR–Cas13d merupakan bagian dari
sistem CRISPR kelas 2, dengan tipe lokus VI-D, yang menargetkan editing RNA, berbeda
dengan Cas9 yang mentargetkan editing DNA. Sistem ini kini menjadi perhatian karena
memberikan pendekatan baru dalam teknik genom editing pada tanaman, khususnya
dalam manipulasi pascatranskripsi dengan tanpa mengubah genom tanaman secara
permanen. Sistem ini pertama kali teridentifikasi dari bakteri anaerob seperti Ruminococcus
dan Eubacterium. Keunggulan dari Cas13d karena ukuran enzimnya yang
kecil (~930 asam amino) dan efisiensinya dalam memotong RNA target secara lebih
spesifik.
Struktur
dan Mekanisme Cas13d
Cas13d memiliki struktur bilobed
dengan domain utama: Recognition (REC) dan Nuclease (NUC). Domain NUC memuat
dua domain HEPN (Higher Eukaryotes and Prokaryotes Nucleotide-binding), yang
berperan sebagai pusat katalitik pemotongan RNA. Cas13d bekerja dengan crRNA
yang memandu ke RNA target, membentuk kompleks ternary (Cas13d-crRNA-ssRNA)
untuk pemotongan yang spesifik. Keunikan Cas13d adalah kemampuannya memproses
pre-crRNA tanpa memerlukan protospacer flanking sequence (PFS), sehingga
fleksibel menarget RNA jenis apa pun.
Aplikasi
CRISPR–Cas13d dalam Bioteknologi Tanaman
1.
Resistensi terhadap Virus Tanaman
Cas13d telah digunakan untuk
mengembangkan tanaman yang tahan terhadap berbagai virus RNA seperti potato
virus Y (PVY), tobacco mosaic virus (TMV), dan rice stripe mosaic
virus (RSMV). Studi menunjukkan Cas13d (CasRx) lebih efektif daripada
Cas13a/b dalam menghambat replikasi virus di tanaman model seperti Nicotiana
benthamiana. Cas13d mampu menarget virus tanpa aktivitas kolateral yang
tidak diinginkan.
2.
Pengendalian Hama
Cas13d juga diuji untuk mengganggu
ekspresi gen esensial pada hama, contohnya pada planthopper mata putih (Sogatella
furcifera). Sistem Cas13d-SPc (nanopartikel) berhasil menurunkan ekspresi
gen SfTO, menyebabkan perubahan fenotip mata Sogatella furcifera menjadi
merah sebagai indikator keberhasilan knockdown gen target.
3.
Diagnostik Virus Secara Cepat
Cas13d dikombinasikan dengan
teknologi tRNA-processing system (PTG) dapat digunakan untuk mendeteksi RNA
virus tanpa amplifikasi, memungkinkan deteksi virus di tanaman dalam waktu
<30 menit, berpotensi mendukung pengendalian penyakit di lapangan.
4.
Regulasi Multi-gen
Cas13d memungkinkan knockdown
simultan beberapa target RNA (misalnya miRNA, lncRNA, circRNA) dengan satu
crRNA array, membuka peluang riset regulasi gen dan jalur metabolisme dalam
tanaman.
Kelebihan
dan Tantangan
Kelebihan:
- Ukuran kecil, mudah diintegrasikan ke dalam vektor ekspresi.
- Tidak memerlukan PFS → target RNA lebih fleksibel.
- Aktivitas tinggi, risiko off-target minimal dalam tanaman.
- Dapat diprogram untuk multi-target RNA editing.
Tantangan:
- Masih terbatasnya data preferensi guide RNA pada tanaman.
- Desain guide RNA untuk aplikasi high-throughput perlu dioptimalkan.
- Efektivitas Cas13d dalam berbagai spesies tanaman memerlukan validasi lebih lanjut.
Prospek
Masa Depan
Dengan kemajuan riset, Cas13d
diharapkan menjadi alat utama untuk: Perbaikan ketahanan tanaman terhadap patogen.Studi fungsi gen dalam skala transkriptom. Pengembangan varietas tanaman baru melalui regulasi
ekspresi RNA spesifik. Diagnostik cepat untuk pemantauan kesehatan tanaman.
Upaya lebih lanjut dalam optimasi
desain guide RNA dan integrasi dengan teknologi delivery (seperti nanomaterial)
akan memperluas aplikasi Cas13d dalam bioteknologi tanaman modern.
Referensi:
Sarkar, J.,
Jyoti, T.P., Sahana, S. et al. CRISPR–Cas13d in plant biology: an insight. Plant
Biotechnol Rep 18, 301–311 (2024).
https://doi.org/10.1007/s11816-024-00893-6
