ANALISIS SEQUEN DNA DENGAN BLAST DAN PENGOLAHAN DATA HASIL IDENTIFIKASI SEKUEN MENGGUNAKAN PROGRAM BIOINFORMATIKA Shinta Wahyu Juwita (26020112130058) Program Studi Ilmu Kelautan, Jurusan Ilmu Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Universitas Diponegoro
Jl. Prof. H. Soedharto, Soedharto, SH, Tembalang Semarang. 50275 Telp/Fax (024) 7474698
ABSTRAK Bioinformatika adalah ilmu yang mempelajari penerapan teknik komputasional untuk mengelola dan menganalisis menganalisis informasi informasi biologis karena setiap spesies makhluk hidup memiliki sekuensing DNA yang berbeda. Tujuan dari penelitian ini adalah mengindentifikasi kekerabatan terdekat sequen DNA isolate serta mengetahui cara membuat pohon filogenik yang menunjukan tingkat kekerabatan terdekat dengan mikroorganisme yang lain. Manfaat dari penelitian ini agar dapat mengidentifikasi kekerabatan terdekat terdekat pada DNA sequen isolate serta dapat membuat pohon filogenik. Penelitian ini menggunakan metode Blast dan pengolahan data menggunakan program Bioinformatika. Sampel yang digunakan dengan Alopias pelagicus . Hasil sequen DNA shinta ( Alopias pelagicus) memiliki kedekatan dengan Unidentifed shark fin tetapi jauh dengan Mitsukurina owstoni dan berbeda pula dengan Alopias
superciliosus. Kata Kunci : Blast, filogenik, sequensing, DNA, Alopias pelagicus
genetika, kimia, genetika, kimia, matematika, matematika,
dan
lain
sebagainya (Mount, 2011). Setiap makhluk
PENDAHULUAN
hidup membawa selalu membawa gen Bioteknologi adalah cabang ilmu yang
pembawa
mempelajari pemanfaatan makhluk hidup
informasi biologis yang disimpannya, basis
(bakteri, fungi (bakteri, fungi,virus, ,virus, dan dan lain-lain) maupun
data sekuens biologis dapat berupa basis
produk
hidup
data primer untuk menyimpan sekuens
(enzim, alkohol) (enzim, alkohol) dalam proses produksi
primer asam nukleat maupun protein,
untuk menghasilkan barang dan jasa.
basis data sekunder untuk menyimpan
Dewasa ini, perkembangan bioteknologi
motif sekuens protein, dan basis data
tidak hanya didasari pada biologi pada biologi semata,
struktur untuk menyimpan data struktur
tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan
protein maupun asam nukleat. definisikan
murni lain, seperti biokimia, seperti biokimia,
sebagai aplikasi dari alat. Komputasi dan
biologi
dari
molekular,
makhluk
komputer ,
mikrobiologi
,
sifat
sesuai
dengan
jenis
analisa
untuk
menangkap
menginterpretasikan
data-data
dan
metode Blast yang kemudian dianalisa
biologi
menggunkan aplikasi ClustalX dan NJ plot untuk mengetahu filogeninya.
molekul (Watson, 1988). Bioinformatika adalah ilmu yang mempelajari
penerapan
komputasional
untuk
teknik
mengelola
dan
menganalisis informasi biologis. Bidang ini mencakup
penerapan
metode-metode
matematika, statistika, dan informatika untuk
memecahkan
masalah-masalah
biologis, terutama dengan menggunakan sekuens DNA dan asam amino serta informasi
yang
berkaitan
dengannya.
Contoh topik utama bidang ini meliputi basis data untuk mengelola informasi biologis, penyejajaran sekuens (sequence alignment),
prediksi
meramalkan
bentuk
struktur struktur
untuk protein
maupun struktur sekunder RNA, analisis filogenetik,
dan
analisis
ekspresi
gen. Tujuan dari penelitian ini adalah
Blast
Data
sekuen
dimasukkan
yang
kedalam
Blast
asam nukleat maupun protein yang mirip dengan sekuens tertentu yang dimilikinya. Buka
web
blast
filogenik
data sequen berbagai spesies.Kemudian pilih nucleotide blast, data sequen yang dimiliki dicopykan pada query sequence dan lengkapi semua perintah sehingga hasil identifikasi dapat diamati dimana akan muncul spesies-spesis yang memiliki sequen yang
asam nukleat maupun protein
mirip
dengan
spesies
mikroorganisme
yang
yang
lain.
Manfaat dari penelitian ini agar dapat mengidentifikasi
kekerabatan
terdekat
pada DNA sequen isolate serta dapat membuat
pohon
filogenik
Gambar 1. Pengcopyan data
(Attwood,
1999). MATERI METODE
Penelitian ini dilaksanakan pada hari jumat, 30 Mei 2014 pada ruang E 303 Ilmu Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Universitas Diponegoro. Data yang diolah menggunakan data sequensing dari spesies Alopias
pelagicus.
Data
diolah
menggunakan
tertentu
(Krane, D.E., dan M.L. Raymer. 2003)
menunjukan tingkat kekerabatan terdekat dengan
pada
www.ncbi.nlm.nih.gov yang berisi data-
sequen DNA isolate serta mengetahui cara pohon
sehingga
memungkinkan untuk mencari sekuens
mengindentifikasi kekerabatan terdekat membuat
didapatkan
Gambar 2. Hasil Blast
Gambar 3. Penyimpan sequence pada not pad Pengolahan
Data
Hasil
Seqquence
dengan
Gambar 4. Hasil do complete aligment
Identifikasi
Menggunakan
Program Bioinformatika.
Dari data sequen asam nukleat dipilih beberapa
spesies
kekerabatannya.
yang
akan
Kumpulan
dilihat
data-data
asam nukleat dari beberapa spesies di jadikan satu dan disimpan degan format .txt. dan dimasukkan pada program bio-
Gambar 5. Pohon filogeni
informatika ClustalX. Pilih sub menu Aligment Complete
dan
dilanjut
Aligment
dengan yang
Do
HASIL DAN PEMBAHASAN
akan
menjajarkan sekuens ( sequence aligment ).
Blast
Baris sekuens dalam suatu aligment diberi sisipan tanda “_” sehingga kolom -kolom
memuat karakter yang identik atau sama dalam sequence-sequence tersebut. Buka sub
menu
Tree
dan
kemudian pilih pula
pilih
exclude
boot strap NJ-
Tree.Data akan tersimpan dengan bentuk format phb, ph dan dnd. Dilanjutkan dengan membuka aplikasi NJ-Plot untuk
Gamabar 6. Hasil blast dari website
membentuk pohon filogeninya dengan
Allignment pada suatu sekuens DNA
membuka hasil simpanan dengan format
dikerjakan dengan menggunakan program
phb.
pencari sekuen (sequence search) seperti BLAST. Penggunaan database ini meliputi baik
tempat
"umum"
penyimpanan
seperti
GenBank
database atau
PDB
maupun database "pribadi", seperti yang digunakan oleh grup riset yang terlibat dalam proyek pemetaan gen(Lobo,2008).
Database dari sekuen data yang ada dapat digunakan untuk mengidentifikasi homolog pada molekul baru yang telah dikuatkan
dan
disekuenkan
di
laboratorium. Dari satu nenek moyang mempunyai sifat-sifat yang sama, atau homology, dapat menjadi indikator yang sangat kuat di dalam Bioinformatika. Sehingga
dengan
sekuensing
dari
melakukan DNA,
analisis
maka
dapat
diketahui dari jenis – jenis spesies dan sumber atau asal dari suatu spesies tersebut. Selain itu dapat diketahui pula jenis-jenis spesies lainnya yang masih berdekatan. Data yang dicoba untuk dimasukkan dalam Blast yaitu dengan menggunakan
asam
nukleotida
dari
spesies Alopias pelagicus . Setelah di Blast maka akan muncul beberapa spesies yang memiliki kekerabatan. Untuk pemilihan spesies pada analisis sekuensing DNA ini, pemilihanya dilakukan secara random atau acak. Pengolahan
Data
Hasil
Seqquence
dengan
Identifikasi
Menggunakan
Program Bioinformatika.
Gambar 8. Pohon filogeni Untuk mengidentifikasi DNA dapat dilakukan dengan menggunakan software bioinformatika mengetahui
yang tingkat
bertujuan hubungan
untuk dari
kekerabatan dari suatu mikroorganisme. Dengan
pengolahan
data
dari
hasil
sekuensing DNA tersebut maka dapat dihasilkan berupa pohon filogenetik. Data yang didapatkan dari Blast dimasukkan ke dalam aplikasi Clustal X dengan format txt untuk di allignmet. Data yang dimasukkan ada kemungkinan untuk error. Hal ini biasa terjadi ketika pengeditan didalam notpad tidak tepat. Bioinformatika menyimpan basis data sekuens biologis berupa basis data primer asam nukleat maupun protein, basis data sekunder
Gambar 7. Hasil alligment dengan ClustalX
untuk
menyimpan
motif
sekuens protein, dan basis data struktur untuk menyimpan data struktur protein maupun asam nukleat. Basis data utama untuk sekuens asam nukleat saat ini adalah GenBank. Data dari ClustalX dengan format
phb dimasukkan kedalam NJ plot yang
telah
akan membentuk pohon filogeni. Dari
sangat bermanfaat.
hasil
yang
didapatkan
dapat
dilihat
memberikan
ilmu
yang
bahwa Alopias pelagicus sama dengan
DAFTAR PUSTAKA
spesies yang diberi nama shinta wj
Anggadiredja, T.J. 2006. Teknologi produk
(Alopias pelagicus ) memiliki kedekatan
perikanan dalam industri farmasi,
dengan Unidentifed_shark_fin tetapi jauh
potensi dan pemanfaatan makro
dengan Mitsukurina owstoni dan berbeda
algae
pula dengan Alopias superciliosus. Dari
Generate
pohon
Produk Perikanan dalam Industri
spesies
filogeni
dapat
tersebut
dilihat
memiliki
bahwa
kedekatan
dengan spesies yang lainnya. Jika nilai
laut .
Teknologi
dapat
Bioteknologi.
nilai
Antar
Universitas-
UGM.Yogyakarta.
kekerabatannya semakin tinggi, dan juga
Attwood,
sebaliknya.
Alternatif
Artama, W.T. 1991. Rekayasa Genetika . Pusat
bahwa
Stadium
Farmasi. Bogor.
cluster hampir mendekati angka 1000 menunjukkan
Makalah
T.K.,
dan
D.J.
Parry-Smith.
1999. Introduction to Bioinformatics . Harlow: Pearson Education. ISBN 0-
KESIMPULAN
582-32788-1
Dari hasil penelitian dapat disimpulkan
Azkab,M.H.1999.
Pedoman
bahwa analisis sequence DNA dengan
Lamun.
BLAS
Jakarta: Jakarta
digunakan
untuk
mencari
kekerabatan dari suatu sequence DNA
Krane,
D.E.,
P3O-LIPI,
dan
M.L.
yang belum diketaui sebelumnya. Serta
2003. Fundamental
pohon
Bioinformatics.
filogenik
untuk
menunjukkan
Invetarisasi Teluk Raymer.
Concepts
San
of
Francisco:
tingkat kekerabatan terdekat dengan
Benjamin Cummings. ISBN 0-8053-
mikroorganisme yang di interpretasikan
4633-3
bahwa semakin mendekati nilai 1000 maka
semakin
dekat
pula
tingkat
kekerabatannya dan juga sebaliknya.
D.W.
2001. Bioinformatics:
Sequence and Genome Analysis . Cold Spring Harbor: Cold Spring Harbor Laboratory Press
SARAN
Untuk
Mount,
Weising, K., Nybom, H., Wolff, K., Kahl, G. selanjutnya
menggunakan
lebih
metode
yang
baik bebeda
2005. DNA fingerprinting in plants. Principles, methods and
tetapi sesuai dengan referensi untuk
applications. CRC Press. Taylor
menambah wawasan.
and Francis Group, Boca Raton, FL.
UCAPAN TERIMAKASIH
Wolfe A.D., Liston A. 1998. Contributon
1. Untyk para asisten yang telah membimbing
selama
proses
penelitian ini berlangsung 2. Para dosen Bioteknologi yang
of PCR-basedmethods systematic
and
to plant
evolutionary
biology. In Molecular Systematics
of Plants II.
DNA Sequencing,
Soltis, D.E., Soltis, P.S., Doyle, J.J., Eds. Kluwer, Dordrecht, p. 43-86.
