Bakteri adalah bentuk kehidupan yang paling banyak ditemukan di bumi. Biomassa bakteri melebihi biomassa tumbuhan atau hewan. Karena kelimpahannya, sebagian besar spesies bakteri belum diidentifikasi sejauh ini. Identifikasi tradisional bakteri didasarkan pada karakteristik fenotipik , yang tidak akurat seperti metode genotipe . Perbandingan urutan 16S rRNA telah muncul sebagai metode genotipe yang paling disukai untuk identifikasi bakteri di tingkat genus mereka. Ada beberapa alasan untuk menggunakan 16S rRNA sebagai pembuat genetik housekeeping , yang akan dijelaskan lebih lanjut secara rinci.
Topik bahasan kami tentang:
- Apa itu 16S rRNA – Pengertian, Struktur, Peran 2. Mengapa 16S rRNA Digunakan untuk Mengidentifikasi Bakteri – Pengenalan, Alasan, Metode 3. Apa Aplikasi 16S rRNA dalam Mikrobiologi – Aplikasi
Istilah Kunci: Bakteri, Klasifikasi, Urutan Gen, Identifikasi, Ribosom, 16S rRNA
Yang perlu anda ketahui tentang 16S rRNA
16S rRNA adalah komponen dari subunit kecil ribosom prokariotik . Dua subunit ribosom prokariotik adalah subunit besar 50S dan subunit kecil 30S. Mereka membentuk ribosom 70S. Subunit kecil terdiri dari 16S rRNA yang terikat pada 21 protein . 16S rRNA terdiri dari 1540 nukleotida . Struktur sekunder 16S rRNA ditunjukkan pada gambar 1 .
Gambar 1: 16S rRNA
Ujung 3 dari 16S rRNA berisi urutan anti-Shine-Dalgarno yang mengikat hulu ke kodon awal, AUG. Urutan Shine-Dalgarno adalah situs pengikatan ribosom dari mRNA bakteri . Karena 16S rRNA sangat penting untuk fungsi bakteri, gen yang mengkode 16S rRNA sangat terkonservasi di antara spesies bakteri. Urutan 16S rRNA banyak digunakan dalam identifikasi dan klasifikasi bakteri.
Mengapa 16S rRNA Digunakan untuk Mengidentifikasi Bakteri
Metode identifikasi tradisional bakteri terutama didasarkan pada karakteristik fenotipik bakteri. Namun, perbandingan urutan 16S rRNA telah menjadi ‘standar emas’, menggantikan metode tradisional identifikasi bakteri. Analisis urutan 16S rRNA lebih baik untuk mengidentifikasi galur yang menyimpang secara fenotipik, kurang terdeskripsikan atau jarang diisolasi. Ini juga lebih baik untuk identifikasi bakteri yang tidak dikultur dan patogen baru. Gen 16S rRNA terjadi pada operon rRNA dalam genom bakteri. Operon rRNA ditunjukkan pada gambar 2.
Gambar 2: rRNA Operon
16S rRNA cocok digunakan sebagai penanda genetik housekeeping karena beberapa alasan. Mereka dijelaskan di bawah ini.
- Gen 16S rRNA adalah gen di mana-mana dalam genom bakteri. Karena fungsi 16S rRNA sangat penting untuk sel bakteri selama translasi , hampir semua genom bakteri terdiri dari gen 16S rRNA.
- Urutan gen 16S rRNA sangat lestari. Karena fungsi 16S rRNA lebih umum, urutan gen 16S rRNA sangat dipertahankan. Perubahan urutan gen dapat dianggap sebagai ukuran waktu (evolusi).
- Ukuran gen 16S rRNA (1, 550 bp) cukup untuk keperluan bioinformatika.
- Gen 16S rRNA adalah gen yang dipelajari dengan baik dalam genom bakteri. Karena fungsi gen 16S rRNA sangat penting bagi sel, gen ini menjadi sasaran banyak penelitian.
Identifikasi
Sampai saat ini, lebih dari 8.168 spesies bakteri telah diidentifikasi dengan menggunakan urutan gen 16S rRNA. Prosedur proses identifikasi dijelaskan di bawah ini.
- Ekstraksi DNA genom
- PCR dari gen 16S rRNA
- Dapatkan urutan nukleotida dari gen 16S rRNA yang diamplifikasi
- Bandingkan urutannya dengan urutan nukleotida yang ada di database
Urutan 16S rRNA memiliki panjang sekitar 1.550 pasangan basa dan terdiri dari daerah variabel dan daerah yang dilestarikan. Primer universal, yang melengkapi wilayah gen yang dilestarikan, dapat digunakan untuk amplifikasi wilayah variabel gen dengan PCR. Umumnya 540 pasangan basa daerah dari awal gen atau seluruh gen diamplifikasi dengan PCR. Fragmen PCR diurutkan, dan urutannya dibandingkan dengan urutan nukleotida gen 16S rRNA yang ada untuk identifikasi spesies bakteri pra-isolasi. GenBank, gudang urutan nukleotida terbesar, memiliki lebih dari 20 juta urutan dari 90.000 gen 16S rRNA yang berbeda. Jika spesies bakteri baru, urutannya tidak akan cocok dengan urutan 16S rRNA mana pun dalam database.
Klasifikasi
Karena sekuens gen 16S rRNA ditemukan di hampir semua spesies bakteri, perbandingan sekuens gen 16S rRNA yang berbeda dapat digunakan untuk membedakan bakteri hingga tingkat spesies dan subspesies. Spesies bakteri serupa mungkin memiliki urutan gen 16S rRNA yang serupa. Sebuah pohon filogenetik bakteri dibangun dengan membandingkan urutan gen 16S rRNA ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3: Pohon Filogenetik Dibangun Berdasarkan Perbandingan Urutan 16S rRNA
Apa Aplikasi 16S rRNA dalam Mikrobiologi?
Aplikasi 16S rRNA dalam mikrobiologi tercantum di bawah ini.
- Sekuensing gen 16S rRNA digunakan sebagai “standar emas” untuk identifikasi dan klasifikasi taksonomi spesies bakteri.
- Perbandingan urutan 16S rRNA dapat digunakan untuk pengenalan patogen baru.
- Urutan 16S rRNA dapat digunakan sebagai alternatif yang cepat dan murah untuk metode fenotipik identifikasi bakteri dalam mikrobiologi medis.
Kata terakhir
16S rRNA sangat penting untuk fungsi bakteri karena menyediakan situs untuk pengikatan mRNA bakteri ke ribosom selama translasi. Karena fungsi 16SrRNA sangat penting untuk sel, urutan gennya ada di hampir semua sel bakteri. Selain itu, urutannya sangat dilestarikan. Namun, urutan 16S rRNA juga terdiri dari daerah variabel, memungkinkan identifikasi spesies bakteri. Selain itu, spesies bakteri dapat diklasifikasikan berdasarkan urutan gen 16S rRNA.
Sumber bacaan:
- Janda, J. Michael, dan Sharon L. Abbott. “Pengurutan Gen 16S rRNA untuk Identifikasi Bakteri di Laboratorium Diagnostik: Kelebihan, Bahaya, dan Jebakan.” Jurnal Mikrobiologi Klinis, American Society for Microbiology, September 2007, Tersedia di sini . 2. Clariridge, Jill E. “Dampak Analisis Urutan Gen 16S rRNA untuk Identifikasi Bakteri pada Mikrobiologi Klinis dan Penyakit Menular.” Ulasan Mikrobiologi Klinis, American Society for Microbiology, Oktober 2004, Tersedia di sini .
Sumber gambar:
- “16S” Oleh Squidonius – Karya sendiri (Domain Publik) melalui Commons Wikimedia Commons 2. “16S ” Oleh Squidonius – Karya sendiri (Domain Publik) melalui Commons Wikimedia Commons Kensaku Maejima – Yang Terbaik dari Shigetou Namba Microbiol., 14 Agustus 2013 / doi: 10.3389/fmicb.2013.00230 (CCBY 3.0) melalui Commons Wikimedia Commons
