Beranda Headlines Ilmuwan Teliti rDNA Yeast untuk Mengungkap Misteri Evolusi

Ilmuwan Teliti rDNA Yeast untuk Mengungkap Misteri Evolusi

Foto dari ascus, sel spora-bantalan seksual, ditambah askospora dari yeast Saccharomyces paradoksus.
Foto dari ascus, sel spora-bantalan seksual, ditambah askospora dari yeast Saccharomyces paradoksus. (Credit: Institute of Food Research)
Foto dari ascus, sel spora-bantalan seksual, ditambah askospora dari yeast Saccharomyces paradoksus.
Foto dari ascus, sel spora-bantalan seksual, ditambah askospora dari yeast Saccharomyces paradoksus. (Credit: Institute of Food Research)

Bhataramedia.com – Para peneliti berhasil mendapatkan penemuan baru di bidang analisis urutan genom. Temuan ini dapat mengungkapkan informasi tersembunyi tentang bagaimana cara yeast (ragi) berevolusi. Hal ini dapat memberikan wawasan baru mengenai proses evolusi secara umum untuk semua kehidupan.

National Collection of Cultures Ragi (NCYC) di Institute of Food Research menyimpan lebih dari 4.000 strain yeast yang berbeda. Strain-strain yeast tersebut merupakan sumber keanekaragaman hayati yang dapat dimanfaatkan lebih lanjut untuk pembuatan bir dan kue, serta untuk aplikasi baru di dalam biorefining (penyulingan hayati) jika hubungan evolusioner yang menghubungkan strain-strain tersebut dapat dipahami dengan lebih baik.

Agar dapat memahami tentang bagaimana strain yeast yang berbeda terkait satu sama lain, para peneliti memeriksa bagian dari genom yeast yang berisi instruksi untuk membuat ribosom (mesin molekuler yang bertanggung jawab untuk mengubah informasi genetik menjadi protein). Ribosomal DNA (rDNA) merupakan bagian umum pada semua kehidupan selular, sehingga sangat berguna untuk mempelajari keanekaragaman hayati pada sejumlah tingkatan taksonomi yang berbeda. Misalnya pada fungi, rDNA digunakan sebagai ‘barcode’ DNA untuk identifikasi spesies serta untuk membuat pohon filogenetik.

Jam Kehidupan

Analisis semacam ini bergantung pada perubahan di dalam urutan rDNA yang terus menumpuk dari waktu ke waktu selama terjadinya evolusi. Meskipun ribosom dan fungsinya sangat penting, perubahan ini sebelumnya dianggap sedikit jumlahnya.

“rDNA seperti jam molekuler, berdetak di dalam sel kita”, kata Dr. Ian Roberts, kurator di NCYC yang didukung oleh Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC), seperti dilansir laman Institute of Food Research (27/3/2014).

Mengidentifikasi dan membedakan perubahan pada rDNA yang terjadi dari waktu ke waktu memungkinkan perbandingan yang sangat luas antara spesies yang beragam. Urutan ribosom berada di “jantung” klasifikasi Archaea sebagai domain yang terpisah dari kehidupan.

Namun, satu masalah utama yang terkait dengan penggunaan rDNA sebagai studi filogenetik adalah sering munculnya perbedaan antara beberapa salinan yang berdekatan dari rDNA di dalam strain tunggal. Hal yang disebut sebagai “mikro heterogenitas” ini (telah diamati di banyak spesies pada pohon kehidupan selama beberapa dekade terakhir) dapat membuat kebingungan di dalam analisis filogenetik yang tidak menyertakan perhitungan akan hal ini.

Dr. Jo Dicks dan rekan-rekannya di NCYC melakukan sebuah proyek dengan nama Saccharomyces Genome Project Resequencing (SGRP). Proyek ini memberikan kesempatan untuk menguji teori tersebut. Saccharomyces cerevisiae (biasa digunakan di dalam pembuatan roti dan bir) adalah eukariota pertama yang urutan genom berhasil disekuensing (genome sequencing). Pada beberapa tahun ini, Wellcome Trust Sanger Institute telah memimpin sebuah proyek untuk mengurutkan genom 37S dari strain S. cerevisiae secara lebih rinci daripada sebelumnya. Selain itu hal yang sama juga dilakukan pada 26 strain Saccharomyces paradoxus, yang merupakan kerabat liar terdekat S. cerevisiae.

Para peneliti menggunakan informasi dari proyek resekuensing untuk mengkarakterisasi sebanyak mungkin variasi rDNA yang dapat mereka temukan. Selain itu, mereka juga mengamati bagian dari rDNA yang biasanya diabaikan pada sekuensing, untuk menemukan jumlah yang jauh lebih besar daripada perkiraan sebelumnya.

“Kami mencoba memecahkan masalah yang ada”, kata Dr. Jo Dicks. “Kami menggunakan variasi yang selama ini telah menyebabkan kebingungan para peneliti untuk menciptakan pohon filogenetik yang akurat.”

Selama periode empat tahun, mahasiswa PhD, Claire West dan peneliti NCYC, Dr. Steve James menganalisa informasi resekuensing yang dihasilkan oleh Sanger Institute. Kedua peneliti ini menggunakan aplikasi komputer khusus dan pekerjaan tangan. Semakin diteliti, semakin banyak variasi yang mereka temukan. Sebelumnya, masalah yang dialami oleh peneliti dengan rDNA adalah fakta bahwa mereka hanya melihat sebagian kecil saja dari rDNA. Dengan ditemukannya hampir semua variasi, tim NCYC telah menunjukkan bahwa masalah ini sudah dapat diatasi.

Penelitian ini juga memberikan wawasan baru tentang bagaimana rDNA berkembang selama proses evolusi terpadu. Evolusi terpadu terjadi ketika gen diduplikasi di dalam genom, tetapi dua salinan gen tersebut tidak berkembang secara terpisah, melainkan saling mempengaruhi satu sama lain dan berkembang bersama-sama dengan cara yang terpadu. Pada seluruh kehidupan, rDNA menunjukkan evolusi terpadu, sehingga informasi baru yang berasal dari penelitian ini akan sangat berharga untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik dari mekanisme tersebut.

Analisis ini dapat dilakukan berkat pengembangan perangkat lunak, yang disebut TURNIP. Perangkat lunak (software) ini dirancang untuk menangani sekuens berulang pada skala besar, seperti pengulangan tandem rDNA pada Saccharomyces cerevisiae. Saat ini, Para peneliti NCYC berencana melakukan penelitian lebih lanjut dengan Dr. Rob Davey (orang yang mengembangkan perangkat lunak TURNIP) yang kini berbasis di The Genome Analysis Centre (TGAC). IFR dan TGAC adalah dua lembaga di Norwich Research Park yang menerima dukungan strategis dari BBSRC.

Bersama-sama, mereka akan menganalisis beberapa strain dari 4.000 lebih strain ragi yang dikoleksi, untuk mencari strain dengan potensi yang dapat digunakan pada biorefining. Mereka akan mencari strain ragi yang dapat memfermentasi sumber karbon yang berbeda (misalnya xylose), atau menghasilkan produk berharga yang baru. Wawasan yang disediakan oleh penelitian baru ini akan membantu untuk membuka potensi genomik yang ada pada keanekaragaman hayati ragi.

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here