16s rRNA

16s rRNA merupakan salah satu penyusun subunit 30S, yang penting untuk translasi, dan terdiri dari 1542 pasangan basa. 16s rRNA adalah suatu jenis RNA yang dilibatkan dalam produksi protein. Di antara berbagai teknik yang digunakan, RNA ribosomal paling banyak digunakan sebagai penanda molekuler. Pada prokaryota terdapat tiga jenis RNA ribosomal, yaitu 5S, 16S, dan 23S rRNA. Di antara ketiganya, 16S rRNA yang paling sering digunakan. Molekul 5S rRNA memiliki urutan basa terlalu pendek, sehingga tidak ideal dari segi analisis statistika, sementara molekul 23S rRNA memiliki struktur sekunder dan tersier yang cukup panjang sehingga menyulitkan analisis. Sekuens gen 16S rRNA ini dapat digunakan untuk identifikasi bakteri yang mengalami penyimpangan strain fenotip.

Tabel 1. s RNA Ribosom Pada Prokaryotik

Name Size (nucleotides) Location

5S 120 Large subunit of ribosome 16S 1500 Small subunit of ribosome 23S 2900 Large subunit of ribosome

Analisis gen penyandi 16S rRNA telah menjadi prosedur baku untuk menentukan hubungan filogenetik dan menganalisis suatu ekosistem. 16S rRNA dapat digunakan sebagai penanda molekuler karena molekul ini bersifat ubikuitus dengan fungsi yang identik pada seluruh organisme. Molekul ini juga dapat berubah sesuai jarak evolusinya, sehingga dapat digunakan sebagai kronometer evolusi yang baik. Molekul 16S rRNA memiliki beberapa daerah yang memiliki urutan basa yang relatif konservatif dan beberapa daerah urutan basanya variatif.

Perbandingan urutan basa yang konservatif berguna untuk mengkonstruksi pohon filogenetik universal karena mengalami perubahan relatif lambat dan mencerminkan kronologi evolusi bumi. Sebaliknya, urutan basa yang bersifat variatif dapat digunakan untuk melacak keragaman dan menempatkan galur-galur dalam satu spesies. Jika urutan basa 16S rRNA menunjukkan derajat kesamaan yang rendah antara dua taksa, deskripsi suatu takson baru dapat dilakukan tanpa hibridisasi DNA-DNA. Biasanya jika derajat kesamaan urutan basa gen penyandi 16S rRNA kurang dari 97% dapat dianggap sebagai spesies baru. Analisis gen penyandi 16S rRNA praktis untuk definisi spesies, karena molekul ini bersifat ubikuitus, sehingga dapat dirancang suatu primer yang universal untuk seluruh kelompok. Penentuan spesies baru pun dapat dilakukan tanpa mengisolasi mikroorganisme yang bersangkutan.

Data urutan basa gen penyandi 16S rRNA memungkinkan digunakan untuk mengkonstruksi pohon filogenetik yang dapat menunjukkan nenek moyang dan hubungan kekerabatan organisme, tetapi organisme yang sekerabat atau identik berdasarkan parameter ini belum tentu memiliki kesamaan secara fisiologi. Hal ini disebabkan gen penyandi 16S rRNA bukan merupakan suatu gen yang fungsional untuk kelangsungan hidup dan adaptasi prokaryota pada lingkungan tertentu. ESC menggabungkan informasi peranan mikroorganisme dalam lingkungannya dengan informasi genetik, berdasarkan pemikiran bahwa fenotipe merupakan kombinasi dari ekspresi genetik dan pengaruh lingkungan.

Kurang diskriminatifnya gen penyandi 16S rRNA prokaryota dibandingkan dengan gen pengkode protein adalah karena gen fungsional berevolusi lebih cepat dibandingkan dengan gen 16S rRNA, karena berhubungan erat dengan proses adaptasi. Taksa yang berkerabat sangat dekat sering memiliki kesamaan yang ekstrim pada gen penyandi 16S rRNA-nya. Ketidakmampuan analisis berdasarkan gen 16S rRNA untuk membedakan kelompok bakteri berkerabat dekat yang secara ekologi berbeda teramati pada kasus Mycobacterium avium dan M. Intracellulare. Keduanya memiliki sekuens gen 16S rRNA yang 99,8% identik (Boddinghaus et al., 1990), tetapi keduanya dapat dibedakan menjadi kluster yang terpisah berdasarkan sekuens dua gen penyandi protein, yaitu hsp serta protein 32 kDa

Contoh kasus lain adalah pada Bacillus globisporus dan B. psychrophilus yang hampir identik berdasar sekuens 16S rRNA, yakni hanya memiliki perbedaan pada dua basa yang konsisten pada sekuens 16S rRNA, tetapi kedua spesies ini memiliki beberapa perbedaan dalam beberapa karakte fenotipe seperti kondisi optimum untuk pertumbuhan, serta dapat dengan mudah dibedakan dengan reasosiasi DNA-DNA. Keduanya dapat dimasukkan ke dalam klaster yang berbeda berdasarkan urutan basa gen penyandi piruvat kinase dan alanin dehidrogenase. Oleh karena itu, definisi spesies berdasarkan urutan basa gen 16S rRNA tidak cukup untuk menggambarkan keanekaragaman fungsional suatu komunitas prokaryota.

Perbandingan langsung gen 16S rRNA dengan gen fungsional pada kelompok mikroorganisme tidak selalu menunjukkan hasil yang konsisten, misalnya pada kelompok bakteri denitrifikasi. Kemampuan untuk melakukan proses denitrifikasi dimiliki oleh organisme dari 3 domain kehidupan, tetapi pada organisme yang terdapat pada satu klaster 16SrRNA, kemampuan ini tersebar secara sporadic. Gen-gen fungsional yang terkait jalur denitrifikasi (menyandikan nitrit reduktase dan nitrooksida reduktase) menunjukkan keragaman urutan basa yang sangat tinggi, sehingga sulit untuk dijadikan suatu kronometer evolusi.

16s rRNA juga memiliki perlindungan yang berasal dari protein-protein ribosom diantaranya S17, S5, S8, S16 dan S15. Masing-masing protein melindungi daerah-daerah pada 16s rNA,misalnya S16, yang memberikan perlindungan pada nukleotida di daerah domain 5`. S5 berfungsi untuk memproteksi dasar dalam putaran cabang pada persimpangan 3 domains utama.