Construction of Bacterial (Eschericia coli) Lactose Biosensor by Plasmid Cloning of GFP Gene

Vanessa Jesslyn Wijaya, Prof. Dr. Endah Retnaningrum, S.Si., M.Eng

2025 | Skripsi | BIOLOGI

Biosensor merupakan alat yang efektif untuk mendeteksi analit biologis maupun kimia, dengan biosensor berbasis bakteri menawarkan keunggulan dalam biaya produksi, sensitivitas, dan fleksibilitas. Escherichia coli, yang memiliki karakter genetik yang telah dipahami dengan baik serta pertumbuhan yang cepat, banyak digunakan dalam pengembangan biosensor. Lac operon, yang mengatur metabolisme laktosa, dapat dimanfaatkan dengan dikombinasikan bersama gen GFP untuk menghasilkan biosensor yang responsif terhadap laktosa. Penelitian ini bertujuan untuk menyisipkan gen GFP ke dalam vektor plasmid di bawah kendali promoter lac untuk menghasilkan strain E. coli yang mampu berfungsi sebagai biosensor laktosa, serta mengevaluasi efektivitas teknik blue–white colony screening dan restriction mapping dalam meningkatkan akurasi dan reliabilitas konstruksi plasmid rekombinan. Proses kloning mencakup amplifikasi PCR, pemotongan enzim restriksi, ligasi, dan transformasi. Verifikasi konstruksi rekombinan dilakukan melalui blue–white colony screening, mikroskopi fluoresensi, dan restriction mapping. Hasil penelitian mengonfirmasi keberhasilan penyisipan gen GFP ke dalam vektor plasmid, yang ditunjukkan dengan terbentuknya koloni E. coli dengan fenotip fluoresensi putih dan hijau. Teknik blue–white colony screening terbukti menjadi metode cepat dan efektif untuk mengidentifikasi koloni rekombinan, sementara restriction mapping memberikan validasi tambahan terhadap integrasi konstruksi plasmid. Secara keseluruhan, temuan ini menunjukkan kelayakan konstruksi biosensor laktosa berbasis GFP pada E. coli, sehingga mendukung potensi penerapannya dalam bidang biosensing dan diagnostik molekuler. 

Biosensors provide powerful tools for detecting biological and chemical analytes, with bacterial biosensors offering advantages in production cost, sensitivity, and versatility. Escherichia coli, with its well-characterized genetics and rapid growth, is widely used in biosensor development. The lac operon, which regulates lactose metabolism, can be exploited by coupled with GFP, enables the creation of lactose-responsive biosensors. This study aimed to insert the GFP gene into a plasmid vector under the control of the lac promoter to generate E. coli strains capable of functioning as lactose-responsive biosensors, and to evaluate the effectiveness of blue–white colony screening and restriction mapping techniques in enhancing the accuracy and reliability of recombinant plasmid construction. The cloning workflow involved PCR amplification, restriction digestion, ligation, and transformation. Verification of recombinant constructs was performed using blue–white colony screening, fluorescence microscopy, and restriction mapping. The results confirmed the successful insertion of the GFP gene into the plasmid vector, as evidenced by the formation of viable E. coli colonies exhibiting both white and green fluorescence phenotypes. Blue–white colony screening provided a rapid and effective means of identifying recombinant colonies, while restriction mapping further validated the integration of the plasmid construct. Collectively, these findings demonstrate the feasibility of constructing GFP-based lactose-responsive biosensors in E. coli, thereby supporting future applications in biosensing and molecular diagnostics. 

Kata Kunci : Cloning, Escherichia coli, GFP, Plasmid, PCR