NCBI
( National Centre of Biotechnology Information )
NCBI (National
Centre for Biotechnology Information) merupakan suatu institusi yang
menyediakan sumber informasi terkait perkembangan biologi molekuler. NCBI
membuat database yang dapat diakses oleh publik dan mengembangkan software
penganalisis data genom. Dapat diartikan juga suatu institusi yang konsen sebagai sumber informasi perkembangan biologi
molekuler. NCBI membuat database yang dapat diakses oleh publik, merangsang
riset biologi terkomputasi, mengembangkan software penganalisis data genome,
dan menyebarkan informasi biomedical yang kesemuanya diharapkan mengarah pada
pemahaman yang lebih baik tentang proses-proses molekuler yang mempengaruhi
manusia dan kesehatannya. Beberapa menu yang disediakan oleh NCBI yang populer
antara lain BLAST, Pubmed, Pubmed central, Gene, Genome, Nucleotide, Protein
dan SNP.
Salah satu menu yang disediakan oleh
NCBI tersebut saya ambil sebagai contoh pembahasan yaitu Blast :
Blast
BLAST (Basic Local Alignment
Search Tool) merupakan suatu program untuk pencarian kemiripan sekuen (sequence
similarity) dan merupakan alat dalam identifikasi gen dan karakter genetik.
Blast dapat melakukan pencarian sekuen melalui perbandingan dengan
database DNA dalam waktu singkat (kurang dari 15 detik).
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.
Gambaran mengenai program Blast
dapat dilihat pada gambar berikut ini :
HOMOLOGI PROTEIN
Protein merupakan polipeptida yang tersusun atas asam amino.
Sekuens asam amino dari masing‐masing protein
ditentukan oleh gen yang meng‐kodenya. Gen
ditranskripsi menjadi mRNA dan selanjutnya mRNA ditranslasikan menjadi protein
oleh ribosom. Urutan basa yang berbeda pada mRNA akan menghasilkan asam amino
yang berbeda. Beberapa organisme dapat memiliki jenis protein yang sama.
Sebagai contoh, hormon insulin terdapat pada manusia, babi, sapi dan beberapa
hewan mamalia lainnya. Fungsi insulin pada masing‐masing
organisme tersebut adalah sama, yaitu mengubah glukosa menjadi glikogen
sehingga kadar gula darah dapat terkontrol. Namun demikian, ternyata insulin
pada masing‐masing organisme memiliki struktur
primer yang berbeda karena adanya perbedaan beberapa sekuen asam amino.
Oleh
sebab itu diperlukan penelitian mengenai homologi protein antar‐organisme
sehinga dapat dibandingkan kemiripan asam amino yang menyusun protein. Melalui
program blastp pada situs NCBI dapat dilakukan pencarian protein homolog
dari berbagai macam organisme. Homologi bukan berarti sama persis, namun
terdapat kemiripan antara satu dengan yang lainnya dengan persentase kemiripan
tertentu. Untuk tujuan terapi, misalnya diinginkan suatu protein pengganti dari
hewan tertentu, tentu akan dipilih protein yang memiliki persen kemiripan yang
paling tinggi dengan protein yang kita miliki, sehingga diharapkan reaksi
alergi tidak terjadi. Dalam bidang enzimologi, homologi protein diperlukan
untuk mengetahui kemiripan sekuen asam amino suatu enzym yang dihasilkan oleh
suatu organisme dibandingkan dengan organisme lain.
LANGKAH
KERJA
a.
Blastn
Blastn dapat digunakan untuk
mengidentifikasi suatu sekuen nukleotida meragukan (query sequence) yang
kita miliki dengan database nukleotida, sehingga output yang didapat berupa
identitas nukleotida tersebut, antara lain nama gen dan spesies penghasil dari
sekuen lengkapnya.
1.
Buka
situs www.ncbi.nlm.nih.gov
2.
Pilih tool ”BLAST”, akan
muncul tampilan pilihan program BLAST. Untuk mencari gen suatu sekuen
nukleotida dari database nukleotida pilih ”nucleotide blast” (blastn).
3.
Setelah tampilan muncul,
entri sekuen nukleotida (query) yang akan dicari; pilih setting pencarian dari
database ”others” (jika belum diketahui spesiesnya); pilih program ”megablast”;
klik ”BLAST” untuk memulai proses searching.
Pada latihan/contoh digunakan sekuen nukleotida DNA berikut ini :
ATGTTCCCTGAAAAGTTCCTTTGGGGTGTGGCACAATCGGGTTTTCAGTTTGAAATGGGGGATAAACTCA
GGAGGAATATTGACACTAACACTGATTGGTGGCACTGGGTAAGGGATAAGACAAATATAGAGAAAGGCCT
CGTTAGTGGAGATCTTCCCGAGGAGGGGATTAACAATTACGAGCTTTATGAGAAGGACCATGAGATTGCA
AGAAAGCTGGGTCTTAATGCTTACAGAATAGGCATAGAGTGGAGCAGAATATTCCCATGGCCAACGACAT
TTATTGATGTTGATTATAGCTATAATGAATCATATAACCTTATAGAAGATGTAAAGATCACCAAGGACAC
TTTGGAGGAGTTAGATGAGATCGCCAACAAGAGGGAGGTGGCCTACTATAGGTCAGTCATAAACAGCCTG
AGGAGCAAGGGGTTTAAGGTTATAGTTAATCTAAATCACTTCACCCTTCCATATTGGTTGCATGATCCCA
TTGAGGCTAGGGAGAGGGCGTTAACTAATAAGAGGAACGGCTGGGTTAAC
4.
Hasil searching / pencarian akan
didapat tampilan seperti berikut :
5.
Hasil blast umumnya akan menghasilkan
lebih dari satu sekuen yang bersesuaian. Pilih hasil dengan skor paling tinggi
dan query coverage mendekati 100%.
6.
Klik “Accession” gen terpilih (hasil
blastn) untuk keterangan lebih lanjut, (nucleotide origin dan CDS‐nya).
7.
Klik
“Distance tree of results” Apabila ingin mengetahui phylogenetic tree antar
sekuen yang didapatkan. Sebelum melakukan analisis ini, harus dipilih database
sekuen yang akan dibandingkan.
b.
Blastp
Blastp
dapat digunakan untuk mencari protein homolog dari protein yang kita miliki.
1. Buka
situs www.ncbi.nlm.nih.gov
2. Pilih
tool ”BLAST”. Untuk mencari protein homolog dari query asam amino gunakan
”protein blast” (blastp)
3.
Setelah tampilan muncul, entri sekuen protein (query) yang
akan dicari; pilih seting pencarian dari database (jika membatasi hanya ingin
mencari pada spesies tertentu, ketik nama organisme); pilih program ”blastp”;
klik ”BLAST” untuk memulai proses searching.
Pada latihan / contoh
digunakan query sekuen protein berikut ini :
mfpekflwgv aqsgfqfemg
dklrrnidtn tdwwhwvrdk tniekglvsg dlpeeginny
elyekdheia rklglnayri
giewsrifpw pttfidvdys ynesynlied vkitkdtlee
ldeiankrev ayyrsvinsl
rskgfkvivn lnhftlpywl hdpiearera ltnkrngwvn
prtviefaky aayiaykfgd
ivdmwstfne pmvvvelgyl apysgfppgv lnpeaaklai
4.
Hasil
searching akan didapat tampilan seperti berikut:
5.
Hasil
blast akan menghasilkan lebih dari satu sekuen yang bersesuaian. Pilih hasil
dengan skor paling tinggi. Dengan meng‐klik
referensi akan didapat keterangan lebih lanjut tentang protein tersebut.
8. Klik “Distance tree of results”
pada bagian akhir apabila ingin mengetahui phylogenetic tree antar protein yang
didapatkan. Sebelum melakukan analisis ini, harus dipilih database protein yang
akan dibandingkan.