What's Your Number? Check This Out

Kamis, 17 Januari 2013

TugasKu: Review Jurnal "Peran Metagenomik dalam Perkembangan Bioteknologi"

MAKALAH
PERAN METAGENOMIK DALAM PERKEMBANGAN BIOTEKNOLOGI



Diana Putri Hapsari
M0410018





JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2012

            Diantara metode-metode yang dirancang untuk mendapatkan akses fisiologi dan genetika dari organisme yang tidak dikultur, metagenomik, analisis populasi genom mikroorganisme muncul sebagai pusat yang kuat. Isolasi langsung atau direct isolation DNA genom dari lingkungan kultur organisme yang diteliti, dan kloning organisme yang dikultur untuk studi dan pelestarian. Metagenomik telah diciptakan untuk menangkap maksud analisis dari kumpulan yang serupa tetapi bukan materi yang identik. Ide kloning langsung dari lingkungan pertama kali disampaikan oleh Pace pada tahun 1991 dengan kloning pertama dalam vektor fag. Kemudian dilanjutkan dengan pembangunan perpustakaan metagenomik dengan DNA yang berasal dari campuran berbagai organisme yang diperkaya dengan rumput kering di laboraorium. Pembangunan perpustakaan dengan DNA yang diekstraksi dari tanah lag karena sulit meghubungkan dengan menjada integritas DNA selama ekstraksi dan pemurnian dari matriks tanah tetapi pada akhirnya diproduksi analisis analognya dari air laut.
            Analisis metagenomik melibatkan isolasi DNA dari lingkungan, kloning DNA ke dalam vektor yang sesuai. Analisis berbasis sekuens dapat melibatkan sekuensing klon lengkap yang mengandung jangkar filogenik yang menunjukkan taksonomi kelompok yang merupakan sumber kemungkinan fragmen DNA. Atau sekuensing acak dapat dilakukan dan mengidentifikasi gen yang diinginkan, jangkar filogenik dapat dicari dalam DNA yang mengapit untuk menyediakan link dari filogen dengan gen fungsional. Sebuah aplikasi yang menjanjikan dari jangkar filogenik dapat digunakan untuk mengumpulkan dan mengurutkan banyak fragmen genom dari satu takson. Alternatif untuk pendekatan filogenetik marker-driven adalah untuk urutan klon yang acak, yang telah menghasilkan pengetahuan dramatis, terutama ketika dilakukan dalam skala besar. Distribusi dan kalabihan dari fungsi dalam suatu komunitas, hubungan sifat, organisasi genom, dan transfer gen horizontal semua dapat mengambil kesimpulan dari analisis berbasisi sekuens. Penggunaan filogenik marker baik sebagai inisial fragmen DNA untuk studi atau sebagai indikator taksonomi penyatuan untuk fragmen DNA membawa gen yang menarik karena fungsinya dibatasi oleh sejumlah kecil tersedia marker yang menyediakan penempatan yang terpercaya pada Tree of Life. Jika fragmen DNA menarik perhatian karena alasan lain tidak membawa marker yang dapat dipercaya, organisme awal belum diketahui. Kumpulan marker filogenik adalah tumbuh dan sebagai keberagaman dari peningkatan marker, membuatnya mungkin terjadi untuk menetapkan fragmen DNA anonim lebih ke organisme yang diisolasi. Sealin itu, banyak genom yang dibangun kembali, banyak gen yang akan dihubungkan ke marker filogenik meskipun tidak diklon pada inisial yang sama.
            Pendekatan analisis metagenomik yang kuat untuk mengidentifikasi klon yang mengekspresikan fungsinya. Analisis fungsional telah mengidentifikasi antibiotik baru, gen yang resisten terhadap antibiotik, transporter Na+ (Li+)/H+, dan enzim degradatif. Kekuatan dari pendekatan ini adalah hal itu tidak mengharuskan gen menarik dapat dikenali oleh analisis sekuen, sehingga hanya pendekatan untuk metagenomik yang memiliki potensi untuk mengidentifikasi seluruh kelas baru dari gen untuk yang baru atau fungsi yang diketahui. Mengidentifikasi klon yang aktif – screen, seleksi dan fungsional jangkar. Frekuensi klon metagenomik mengekspresikan aktivitas yang rendah. Kelangkaan klon aktif memerlukan penegmbangan screen yang efisien dan seleksi untuk menemukan aktivitas atau molekul baru. Metagenomik akan memepercepat pencarian fenotip pilihan untuk meningkatkan koleksi klon aktif yang dapat dibandingkan, dianalisis dan digunakan untuk membangun sebuah kerangka kerja yang konseptual untuk analisis fungsional. Penemuan tema biologis baru akan bergantung pada sebagian analisis fungsional klon metagenomik. Pembaharuan akan diminta untuk mengidentifikasi dan mengatasi hambatan dalam ekspresi gen heterolog dan mendeteksi klon langka dengan efisien dalam perpustakaan luas yang diperlukan untuk mewakili semua genom dalam lingkungan yang kompleks, seperti tanah. Petunjuk kemunculan dan kekuatan untuk analisis metagenomik adalah penggunaan jangkar fungsional yang merupakan fungsional analog jangkar filogenik. Jangkar fungsional adalah fungsi yang dapat dinilai dengan cepat disemua klon dalam perpustakaan. Ketika koleksi klon dengan fungsi umum berkumpul, maka dapat diurutkan untuk menentukan jangkar filogenetik dan genomik struktur DNA yang mengapit. Seperti analisis yang dapat memberikan sepotong metagenome yang melintasi klon dengan alat selektif yang berbeda, menentukan keragaman genom yang mengandung fungsi tertentu dapat dinyatakan di inang yang membawa perpustakaan. Perkembangan teknologi yang memajukan ekspresi fungsional dan penyaringan akan mempercepat batas baru dari genomik fungsional.
            Tantangan dalam metagenomik adalah cara untuk menghubungkan informasi genom dengan organisme atau ekosistem dari DNA yang diisolasi. Ekspresi gen dari sejumlah kultur dapat membangun fungsi gen, tetapi tanpa konteks biologis yang sesuai, kehati-hatian dibutuhkan dalam menarik kesimpulan ekologi.
            Banyak bakteri simbion yang berada di struktur khusus, sering di kultur murni atau kultur yang diperkaya, di jaringan inang, sehingga membuat bakteri tersebut ideal menjadi kandidat untuk analisis metagenomik karena bakteri dapat dipisahkan dengan mudah dari jaringan inang dan mikroorganisme lainnya. Persaingan atau kompetisi untuk sumber daya antara kelompok dalam mekanisme bertahan hidup yang beragam, termasuk antagonis dan mutualisme antar anggota. Dengan memahami mekanisme ini maka dapat memajukan definisi prinsip-prinsip yang mengatur struktur komunitas mikroba, fungsi dan ketahanan. Gen untuk kompetisi dan kerjasama sulit untuk mengenali berdasarkan urutannya saja karena kegunaan fungsi sepenuhnya tergantung pada konteks ekosistem dan sumber daya alam yang membatasi. Maka dari itu, genomik sendiri tidak menyediakan sarana untuk menguji hipotesis ekologi atau mengidentifikasi gen yang memberikan kemampuan, tetapi dapat memberikan dasar untuk membentuk hipotesis. Hipotesis ekologi sulit diuji dalam mikroorganisme yang tidak dapat dibudidayakan atau tidak ada alat genetik, namun genomik fungsional ditambah dengan ekologi kimia dapat menghasilkan jawaban yang informatif. Ekologi kimia melibatkan identifikasi molekul kecil dengan aktivitas biologis dan fungsi ekologis yang dianjurkan. Senyawa ini dapat diidentifikasi melalui berbagai metode, termasuk metagenomik.
            Metagenomik merupakan masa depan dari industri tentang akses genetik yang tak terbatas dalam bidang keanekaragaman mikroba yang perlahan-lahan memberikan cara untuk menekan keragaman ini, penolakan biasanya diekspresikan gen heterolog yang perlu ditunjukkan untuk mengubah teknologi metagenomik menjadi suatu keberhasilan komersial, khususnya dalam aplikasi enzim massal atau jumlah produk yang harus dihasilkan pada kompetisi harga. Sebuah siklus penuh dari penemuan molekular baru perancah dari beberapa sumber daya, termasuk metagenome, teknologi evolusi in vitro menghasilkan biokatalis untuk aplikasi spesifik yang diwujudkan untuk memproduksi α-amilase dalam aplikasinya.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar