Aplikasi Bioinformatika dalam Budidaya Ikan

Ringkasan

TRANSGENIK MIKROINJEKSI: BIOTEKNOLOGI REPRODUKSI IKAN DI MASA DEPAN 

Kegiatan budidaya ikan yang menuntut pertumbuhan cepat dan tingkat kelangsungan hidup tinggi terkadang memicu dilakukannya upaya agar target produksi mencapai maksimal dengan meningkatkan laju pertumbuhan melalui faktor genetik yang merupakan faktor dasar pembeda pertumbuhan. Selama ini metode yang digunakan dengan berpedoman faktor genetik adalah selective breeding. Namun metode ini memerlukan waktu lama untuk mendapatkan gen yang stabil dan terbentuknya galur murni.

Salah satu upaya meningkatkan laju pertumbuhan ikan adalah melalui aplikasi bioinformatika. Bioinformatika mempunyai peranan penting, diantaranya untuk manajemen data-data biologi molekul, terutama sekuen DNA dan informasi genetika. Aplikasi bioinformatika dalam budidaya dilakukan dengan teknologi transgenik yang memungkinkan ikan budidaya memiliki sifat lebih unggul dibanding ikan normal. Transgenesis dilakukan dengan pengintroduksian satu atau lebih gen ke embrio suatu organisme yang selanjutnya gen tersebut dapat ditransmisikan pada generasi berikutnya.

Metode yang umum digunakan dalam transgenesis adalah metode mikroinjeksi dimana gen asing diintroduksikan ke dalam embrio ikan menggunakan sebuah jarum injeksi (Ф 5-7µm). Salah satu bagian penting dalam mikroinjeksi yaitu mikromanipulator yang berfungsi mengatur posisi sehingga jarum dapat menembus blastodisk telur, dan mikroinjektor mendorong larutan DNA yang akan dimasukkan pada bagian blastodisk.

Metode mikroinjeksi memiliki kelebihan dan kekurangan. Kelebihannya antara lain jumlah telur relatif banyak, fertilisasi eksternal yang memudahkan introduksi gen asing pengkode target, dan embrio ikan dapat dipelihara tanpa suplemen. Kekurangannya ialah sel telur harus bisa ditangani sehingga keberhasilannya sangat didukung keahlian operator, kekerasan dari lapisan korion dan lokasi penginjeksian yang dapat mempengaruhi persentase ikan pembawa kontruksi gen asing.

Transgenesis akan memberikan keuntungan terhadap calon gen termasuk pengaturan pertumbuhan dalam pengkodean pelepasan hormon pertumbuhan (Growth Hormone,GH) dan insulin sebagai faktor pertumbuhan. GH yang ditransfer melalui mikroinjeksi mampu meningkatkan keseimbangan positif Ca,Mg serta F dan menimbulkan retensi ion Na+,K+ serta Cl- sehingga efek dapat meningkatkan pertumbuhan tulang panjang dan tulang rawan.  Akhirnya ikan tumbuh lebih cepat dan besar dibandingkan ikan normal peliharaan.

Sumber :  Transgenik Mikroinjeksi:Bioteknologi Reproduksi Ikan Di Masa Depan

»»  Baca Lanjutannya...

National Center for Biotechnology Information (NCBI)

NCBI merupakan penyedia sumber informasi terkait yang dengan biologi molekuler. NCBI membuat data base yang dapat diakses oleh publik dan software penganalisis data genom. Data base terus menerus di update sesuai dengan penemuan-penemuan terkini yang menyangkut DNA, Protein, Senyawa aktif dan taksonomi. NCBI menciptakan database publik, melakukan riset di dalam komputerisasi biologi, mengembangkan perangkat lunak (software) untuk meneliti genome data dan menginformasikan informasi biomedical dan pemahaman dari proses molekular yang mempengaruhi kesehatan manusia dan penyakit. Informasi yang berkaitan dengan biologi molekuler di NCBI dapat diakses melalui situs ini.

Halaman awal situs NCBI

NCBI merupakan salah satu bank data gen, protein dan literature khususnya dibidang kesehatan yang terlengkap dan diacu oleh para peneliti di dunia.  NCBI dibuat pada tahun 1988 sebagai bagian dari Perpustakaan Nasional Kedokteran di NIH untuk:

• Menciptakan sistem otomatis untuk pengetahuan tentang biologi molekuler, biokimia, dan genetika.

• Melakukan penelitian dengan metode canggih dengan menganalisis dan menafsirkan data biologi molekuler.

• Memungkinkan para peneliti bioteknologi dan tenaga pelayanan medis untuk menggunakan sistem dan metode yang dikembangkan.

• Pembangun dan penyedia GenBank, Entrez, Blast, PubMed. Sistem host online yang dikunjungi sekitar 1,8 juta pengguna per hari pada tingkat puncak 3.200 hit web per detik.

• Pusat untuk penelitian dasar dan pelatihan dalam biologi komputasi.

Program, databases and software yang terdapatdi NCBI antara lain:

1.  Entrez

Entrez merupakan  sistem  pencarian  informasi  dalam NCBI  yang menyediakan akses terintegrasi untuk melakukan  sekuensing, pemetaan  (mapping),  taksonomi dan data struktural.  Entrez  juga  menyediakan  gambaran  grafis  untuk  mapping  sekuen  dan kromosom.  Ciri  khas  dan  keunggulan  Entrez  adalah  kemampuan  untuk  pencarian informasi  terkait  sekuen,  struktur  dan  referensi.  Literatur  jurnal  yang  tersedia  dapat diakses melalui PubMed. PubMed merupakan alat penghubung pencarian di web yang menyediakan akses ke  lebih dari 11  juta sitasi  jurnal di MEDLINE. Entrez Gene adapat  diakses pada link ini.

2.  Nucleotide Database

Database nukleotida merupakan suatu koleksi sekuen dari beberapa sumber, termasuk diantaranya GenBank, Reference Sequence (RefSeq), Third Party Annotation (TPA) dan Protein Data Bank (PDB).

Genbank adalah database utama dalam biologi molekuler, yang dikelola oleh NCBI (National Center for Biotechnology Information). GenBank  merupakan  database  sekuen  genetik  dari  NIH  (National  Institutes  of Health),  berupa  koleksi  sekuen  DNA  yang  dapat  diketahui  oleh  publik.  Database GenBank dibiayai dan didistribusikan oleh NCBI. Data  sekuen dikirim  ke GenBank oleh peneliti dari seluruh dunia.

3.  Analisis Alligment  dengan Blast

Sekuen yang diperoleh dari hasil penelitian di laboratorium dapat dianalisis dengan data serupa yang telah dipublikasikan sebelumnya di gen bank. Salah satu bentuk analisis yang dapat dilakukan misalnya adalah anlisis penyejajaran. Analisis penyejajran dapat digunakan untuk membandingkan dua sekuen atau lebih. Program yang digunakan untuk analisis penyejajaran yaitu program BLAST (Basic Local Allignment Search Tools).

BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) merupakan suatu program untuk pencarian kemiripan sekuen (sequence similarity) dan merupakan alat dalam identifikasi gen dan karakter  genetik. Program blast digunakan untuk mengidentifikasi gen homolog (serupa) pada organisme yang berbeda. Blast  dapat  melakukan  pencarian  sekuen  melalui  perbandingan dengan database DNA dalam waktu singkat (kurang dari 15 detik) misalnya molekul INS dari Homo sapiens dan Mus musculus. Program ini dapat diakses melalui website National Center for Biotechnology Information at The National Library of Medicine in Washington, DC (klik disini).

Ada 5 program utama dalam BLAST, yaitu :

a. nucleotide blast  (blastn) 

  membandingkan  suatu  sekuen nukleotida   meragukan (query sequence) yang kita miliki dengan database sekuen nukleotida.

b. protein blast (blastp)

  membandingkan suatu sekuen asam amino yang kita miliki dengan database sekuen protein.

c. blastx

  membandingkan  produk  translasi  konsep  6‐frame  sebuah  sekuen nukleotida  (translated  nucleotide)  yang  kita  miliki  dengan  database  sekuen protein.

d. tblastn

  membandingkan suatu sekuen protein yang kita miliki dengan database sekuen  nukleotida  yang  secara  dinamis  ditranslasi  pada  semua  pembacaan  6  frame. 

e. tblastx

   membandingkan suatu translasi 6 frame dari nukleotida.

4. Desain Primer PCR (Polimerase Chain Reaction)

PCR melibatkan tiga langkah berikut: denaturasi, annealing dan ekstensi. Pertama, materi genetik (DNA) didenaturasi, mengubah untai ganda molekul DNA menjadi untai tunggal. Kedua, Primer kemudian mengikat ke DNA komplementer nya (annealing). ketiga, DNA akan digandakan/diperpanjang oleh DNA polimerase. Semua langkah ini sangat tergantung dengan suhu/ suhu sensitif yang pada umumnya terjadi berkisar pada suhu 94o C (denaturasi), 60o C (analling) dan 72o C (elongasi). Desain primer yang baik sangat penting untuk keberhasilan reaksi PCR.

5.Analisis Struktur Protein

Beberapa sekuens protein memiliki motif asam amino yang membentuk struktur terkarakteristik. Prediksi struktur tersebut berasal dari sekuens yang tersedia. Kebanyakan metode yang digunakan untuk membuat struktur protein dua dimensi maupun tiga dimensi tersebut hanya memiliki tingkat akurasi 70-75 %. Namun akurasi tersebut dapat meningkat seiring dengan semakin banyaknya penelitian yang dilakukan di bidang bioinformatika. Tujuan dari analisis struktur protein ini untuk mempelajari cara dan mendapatkan data struktur 3D protein dari genbank dan menganalisa struktur 3D protein menggunakan program Pymol.

NCBI mengkoordinir banyak sekali informasi bioteknologi. Pada halaman pertama website NCBI terdapat tab 'popular resource'. Tab tersebut yang berisi link-link ke jurnal-jurnal tertentu. Misalnya, ada PubMed yang berisi jurnal-jurnal kedokteran yang gratis dan biasanya terdapat full text-nya. Jurnal-jurnal tersebut berasal dari sumber terpercaya dan banyak dijadikan rujukan oleh para peneliti.

Referensi : dari berbagai sumber

»»  Baca Lanjutannya...