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.