KARAKTERISTIK GENOM DAN PEMETAAN KLASTER GEN YANG TERLIBAT DALAM BIOSINTESIS SENYAWA METABOLIT SEKUNDER BERBASIS GENOME MINING PADA BAKTERI Serratia plymuthica Strain UBCF_13

Raudhatul, Fatiah (2021) KARAKTERISTIK GENOM DAN PEMETAAN KLASTER GEN YANG TERLIBAT DALAM BIOSINTESIS SENYAWA METABOLIT SEKUNDER BERBASIS GENOME MINING PADA BAKTERI Serratia plymuthica Strain UBCF_13. Doctoral thesis, Universitas Andalas.

	Text (COver dan Abstrak) 1. Cover dan Ringkasan.pdf - Published Version Download (310kB)
	Text (BAB 1 (Pendahuluan)) 2. BAB 1 (Pendahuluan).pdf - Published Version Download (292kB)
	Text (BAB akhir (Penutup/Kesimpulan)) 3. BAB akhir (Penutup-Kesimpulan).pdf - Published Version Download (207kB)
	Text (Daftar Pustaka) 4. Daftar Pustaka.pdf - Published Version Download (302kB)
	Text (Tugas akhir full text) 5. Utuh.pdf - Published Version Restricted to Repository staff only Download (15MB)

Abstract

KARAKTERISTIK GENOM DAN PEMETAAN KLASTER GEN YANG TERLIBAT DALAM BIOSINTESIS SENYAWA METABOLIT SEKUNDER BERBASIS GENOME MINING PADA BAKTERI Serratia plymuthica Strain UBCF_13 Oleh Raudhatul Fatiah (1830112018) (Di bawah bimbingan: Prof. Dr. sc. agr. Ir. Jamsari, M.P., Prof. Dr. Ir. Irfan Suliansyah, M.S., dan Dr. Djong Hon Tjong, M.Si.) RINGKASAN Serratia plymuthica UBCF_13 adalah bakteri filoplan yang menunjukkan aktivitas antijamur. Sejumlah studi menunjukkan bahwa spesies ini memiliki potensi untuk dimanfaatkan sebagai agen biokontrol berbagai patogen tanaman seperti Botrytis cinerea, Sclerotinia sclerotiorum, dan Colletotrichum gloeosporioides. S. plymuthica memiliki mekanisme langsung dan tidak langsung untuk mengendalikan perkembangan patogen. Hal ini dapat terjadi karena peran berbagai jenis metabolit sekunder yang dapat dihasilkannya. Selama beberapa dekade, eksplorasi senyawa metabolit sekunder dilakukan melalui pendekatan konvensional seperti bioactivity-guided. Keterbatasan dalam pendekatan ini adalah kebanyakan mikroba hanya memproduksi metabolit sekunder dalam jumlah yang sedikit pada kondisi yang alami. Bahkan, beberapa senyawa potensial tidak terekspresi dalam kultur di laboratorium. Oleh sebab itu, pemahaman mengenai mekanisme biosintesisnya sangat diperlukan. Pendekatan alternatif yang dapat dilakukan adalah genome mining. Pendekatan Genome mining digunakan untuk melacak klaster gene yang terlibat dalam sintesis senyawa alam (biosynthetic gene cluster/ BGC) dengan memanfaatkan informasi genom. Sejauh ini genom total beberapa strain Serratia plymuthica telah diidentifikasi melalui platform whole-genome sequencing. Faktanya, masing-masing strain menunjukkan karakteristik yang berbeda, baik dari segi ukuran genom, maupun gen-gen dan senyawa-senyawa bioaktif yang dihasilkannya. Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh sekuen lengkap genom UBCF_13, sehingga dapat digunakan untuk memahami lebih jauh karakteristik genom bakteri S. plymuthica UBCF_13, mendapatkan lebih banyak wawasan tentang studi evolusi, sifat-sifat unik dalam genom dan kemungkinan untuk mengeksplorasi potensi mikroorganisme ini untuk studi di masa depan. Sekuensing genom UBCF_13 dilakukan menggunakan platform Illumina menghasilakan reads dengan ukuran masing-masing 150 bp total clean reads dua arah masing-masing berjumlah 4.484.468 reads. Seluruh reads yang diperoleh dari whole genome sequencing disatukan untuk memperoleh sekuen genom UBCF_13 yang untuh. Metode yang digunakan adalah modifikasi dari map based reference dan de novo assembly yaitu: kombinasi Genes References Guided Assembly dan De Novo. Hasil reads assembly berhasil dilakukan sehingga diketahui genom sirkular UBCF_13 berukuran 5,46 Mb. Anotasi genom UBCF_13 menggunakan Prokka mengidentifikasi 4.920 gen pengkode protein dan 118 RNA (7 5S rRNA, 7 16S rRNA, 7 23S rRNA, 82 tRNA, dan 15 ncRNA). Genom komparasi UBCF_13 dengan genom 17 strain S. plymuthica lainnya menggunakan pendekatan pangenom mengidentifikasi 3.315 core gene (CDS lestari). Genom UBCF_13 memiliki 1.605 dispensable gene (CDS selain core gene), dimana 300 gen diantaranya merupakan gen unik (hanya terdapat dalam UBCF_13). Analisis Genome mining menunjukkan bahwa UBCF_13 setidaknya memiliki klaster gen yang terlibat dalam biosintesis metabolit sekunder berupa senyawa andrimid, pirolnitrin, oocidin A, aerobactin, arylpolyene, dan BGC yang mirip dengan enterobaktin. Dispensable gene (CDS selain core gene) yang ditemukan sebayak 1.605 CDS, dimana 300 CDS diantaranya merupakan gen unik (hanya terdapat dalam UBCF_13) dapat menjadi peluang untuk ditemukannya senyawa metabolit sekunder bermanfaat selain senyawa yang diprediksi dalam penelitian ini. Upaya yang dilakukan dapat berupa melakukan identifikasi senyawa yang dihasilkan UBCF_13 dan informasi senyawa yang diketahui dapat digunakan untuk menelusuri BGC senyawa terkait. BGC metabolit sekunder yang berhasil diidentifikasi dalam penelitian ini menjadi informasi yang dapat menjelaskan bagaimana UBCF_13 dapat berperan sebagai agen biokontrol jamur patogen tanaman. Hal ini dapat menjadi landasan untuk mengoptimalkan produksi senyawa antibiotik atau antijamur pada UBCF_13. Upaya yang dapat dilakukan dapat melalui optimasi kondisi fermentasi atau meningkatkan produksi senyawa bioaktif melalui ekspresi heterologus pada organisme lainnya yang aman bagi lingkungan. Selain itu, fungsi gen dalam genom UBCF_13 yang sudah diketahui dapat digunakan untuk mengkonstruksi biologi sintetik untuk rekayasa biosintesis senyawa yang bersifat novel (baru). Penelitian selanjutnya juga dapat dilakukan untuk memprediksi fungsi dari hypothetical gene sehingga diketahui bagaimana potensi pemanfaatan gen tersebut dalam meningkatkan peran UBCF_13 sebagai agen biokontrol yang lebih optimal. Kata kunci: genom, genom komparatif, genome mining, klaster gen

Actions (login required)

View Item