MODUL 6
ANALISIS GEN DAN PROMOTER
Nama : Ika Adhani Sholihah NIM : 21120002
Instruksi umum:
1. Selama praktikum, ikuti petunjuk pengerjaan yang tertera pada modul dan yang disampaikan oleh asisten.
2. Silakan gunakan modul ini sebagai panduan membuat laporan. Laporan dibuat dalam format .pdf dan diberi nama file “BIOINFORMATIKA_BI6112_6_NAMA_NIM_2021”
3. Buatlah jawaban pada lembar modul dengan warna berbeda
4. Laporan diunggah ke edunex paling lambat hari Senin, 11 Oktober 2021 pukul 15.00.
Anda diminta untuk mencari sekuen pengode subunit beta ATP sintase pada tiga spesies untuk dianalisis gen serta promoternya, yaitu:
a) Gene ID: 57879025 b) Gene ID: 829034 c) Gene ID: 3098
PERTANYAAN
1. Berasal dari organisme apa saja sekuen-sekuen tersebut? (2 poin) a. Gene ID: 57879025
TPESAMD_RS02455 hexokinase [ Treponema pallidum subsp. pertenue str. SamoaD]
b. Gene ID: 829034
HXK1 hexokinase 1 [Arabidopsis thaliana (thale cress)]
c. Gene ID: 3098
HK1 hexokinase 1 [Homo sapiens (human)]
2. Apa nama dan fungsi dari gen yang Anda temukan? (4 poin)
a. Hexokinase: Heksokinase adalah enzim awal glikolisis, mengkatalisis fosforilasi glukosa oleh ATP menjadi glukosa-6-P. Enzi mini termasuk dalah salah satu enzim yang membatasi laju glikolisis.
b. Hexokinase 1: Heksokinase 1 adalah anggota lain dari heksokinase famili mitokondria, seperti glucokinase, fungsinya adalah mengkatalisis langkah pertama dalam glikolisis, yaitu, konversi glukosa menjadi glukosa-6-fosfat.
MODUL A - ANALISIS GEN DAN PROMOTER PADA PROKARIOT
A. Analisis Gen pada Prokariot
a. Buka http://www.softberry.com, pada menu Run Program Online pilih Operon and Gene Finding In Bacteria pilih FGENESB.
b. Jalankan program dengan menggunakan file FASTA yang sudah didownload, set Closest Organisms mengikuti organisme asal dari sekuens GENE ID dan klik PROCESS.
c. Sertakan screenshoot hasilnya!
Pertanyaan:
1. Ada berapa gen yang dihasilkan? (2 poin) Jawab : Ada 1 gen yang dihasilkan
2. Ada berapa Transcription Unit (TU) pada sekuen tersebut? (2 poin) Jawab : Ada 1 TU
3. Ada berapa operon? (2 poin) Jawab : Tidak ada operon
4. Berapa produk gen (aa) terpanjang yang dihasilkan? Pada urutan nukleotida ke berapa? (4 poin)
Jawab : Terdapat 444 asam amino yang dihasilkan, pada urutan nukleotida ke 1-1333
B. Analisis Promoter pada Prokariot
a. Buka halaman http://www.softberry.com
b. Pada Link Operon and Gene Finding in Bacteria, klik BPROM.
c. Submit menggunakan format FASTA dari sekuen di atas.
d. Klik PROCESS.
Pertanyaan:
5. Ada berapa promoter yang Anda temukan? Sebutkan berapa promoter yang anda temukan beserta sekuen dan sertakan screenshoot hasilnya. (4 poin)
Promoter yang ditemukan pada sekuen tersebut sebanyak 4 promoter.
6. Sebutkan urutan nukleotida apa saja yang dijadikan tempat TF binding site (tempat berikatannya faktor transkripsi)? (sertakan screenshoot hasilnya) (2 poin)
Urutan nukleotida yang dijadikan tempat TF binding site adalah nukleotida pada 969 (CGTTTTTT;TTTTTTAT;TTTTTATT;TTTTATTT), 1284 (TATCATTT;CATTTCAC), 123(GCTTAGAG), dan 442 (TTTTGTTT).
MODUL B - ANALISIS GEN DAN PROMOTER PADA EUKARIOT
A. Analisis Gen pada Eukariot
➢ AB-INITIO-BASED GENE PREDICTION PROGRAM
a. Pada halaman http://www.softberry.com, klik link GENE FINDING in Eukaryota. lalu pilih FGENESH.
b. Masukan sekuens eukariot yang diperoleh
c. Sesuaikan pilihan organism dengan sekuen yang didapat.
d. Pilih organisme sesuai dengan identitas sekuen yang dimasukkan, lalu Klik SEARCH Pertanyaan:
7. Ada berapa gen yang dihasilkan? (2 poin)
a. Arabidopsis thaliana: gen yang dihasilkan ada 1 gene.
b. Homo sapiens: gen yang dihasilkan ada 2 gene.
8. Berapa ekson yang dihasilkan oleh gen tersebut? Bagaimana dengan intron? (2 poin) a. Arabidopsis thaliana: ekson yang dihasilkan ada 7, tidak dijelaskan intron.
b. Homo sapiens:ekson yang dihasilkan ada 27, tidak dijelaskan intron.
9. Pada nukleotida ke berapa transkripsi dimulai dan berakhir? (2 poin)
a. Arabidopsis thaliana: transkripsi dimulai dari nukleotida ke 337 hingga 2864.
b. Homo sapiens: transkripsi dimulai dari nukleotida ke 18754 hingga 80510 untuk gene 1, dan untuk gene ke 2 dimulai dari nukleotida ke 88318 hingga 131145.
10. Berapa panjang produk gen (aa) yang dihasilkan? (2 poin)
a. Arabidopsis thaliana: panjang asam amino yang dihasilkan adalah 496 aa.
b. Homo sapiens: panjang asam amino yang dihasilkan untuk gene 1 adalah 351 aa, dan gene 2 adalah 890 aa.
11. Jelaskan FGENESH output dibawah ini: (12 poin)
✓ G: Prediksi nomor gen yang dimulai dengan urutan sequence
✓ Str: Untai DNA (+ untuk untai DNA asli dan – untuk untai DNA komplemennya)
✓ Feature: Jenis-jenis coding sequence
✓ TSS: Posisi awal transkripsi (posisi dan skors TATA-box)
✓ Start dan End: posisi fitur
✓ ORF: Posisi awal/akhir tempat kodon lengkap pertama dimulai dan kodon terakhir berakhir
e. Klik Show picture of predicted genes in PDF file.
12. Apa kesimpulan Anda? (sertakan screenshoot) (6 poin)
Jawaban: Prediksi gen eukariotik menggunakan halaman http://www.softberry.com. dan tools FGENESH yang mana merupakan prediksi struktur gen berbasis HMM (Hidden Markov Model). FGENESH akurat untuk identifikasi gen dikarenakan dapat mengidentifkasi gen dengan detail dan lengkap dengan urutan sequence, Untai DNA (+ untuk untai DNA asli dan
– untuk untai DNA komplemennya), jenis-jenis coding sequence, CDSf, CDSi, CDSI, CDSo, posisi awal transkripsi (posisi dan skors TATA-box), posisi fitur, posisi awal/akhir tempat kodon lengkap pertama dimulai dan kodon terakhir berakhir.
a. Arabidopsis thaliana
b. Homo sapiens
g. Buka halaman http://hollywood.mit.edu/GENSCAN.html
h. Masukkan optionArabidopsis dan Vertebrate pada menu Organism dan Predicted CDS and peptides pada link Print options.
i. Masukkan sekuen yang sama seperti di atas tetapi copy and paste pada bagian nukleiotida saja.
j. Klik Run GENSCAN.
k. Lihat hasilnya (sertakan screenshoot).
a. Arabidopsis thaliana
b. Homo sapiens
13. Apa perbedaan hasil analisis menggunakan http://www.softberry.com dengan hasil http://hollywood.mit.edu/GENSCAN.html ? (4 poin)
Jawab: Perbedaan hasil analisis menggunakan http://www.softberry.com dengan hasil http://hollywood.mit.edu/GENSCAN.html yaitu:
Softberry menyajikan data yang lebih lengkap dibandingkan dengan GENSCAN pada prediksi gen eukariotik khususnya untuk visualisasi bagian gen, promoter, TSS, enhancer dan sebagainya. Tetapi secara umum dari kedua website tersebut menyajikan data yang serupa dalam hal penyajian data utama yaitu posisi ekson dan urutan keberapa dari nukleotida yang ditranskripsikannya. Softberry FGENESH jauh paling akurat dalam hal sensitivitas prediksi ekson yaitu pada nilai presentase prediksi ekson dengan benar. Berikut ini adalah perbedaan sensitivitas, specifitas, kehilangan exon dan kesalahan ekson dari kedua website tersebut (softberry/ FGNESH) dan GENESCAN disajikan dalam tabel sebagai berikut:
Program Sensitivitas Spesifisitas Kehilangan Ekson (Missed Exon) %
Kesalahan Ekson (Wrong Exon)%
Softberry 77.1 65.7 9.6 23.2
GENESCAN 66.5 44.9 12.0 40.9
➢ HOMOLOGY-BASED GENE PREDICTION PROGRAM a. Buka halaman http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/
b. Pilih blastx program (genomic query versus protein database)
c. Masukkan sekuen sekuen pertama (Gene ID: 57879025) dan kedua (Gene ID: 829034), kemudian run blast!
d. Pilih protein yang teratas dari hasil blast.
e. Tampilkan urutan asam amino protein tersebut dalam format fasta.
f. Buka alamat http://www.ebi.ac.uk/Tools/Wise2/ (Program GENEWISE)
g. Copy paste sekuens protein yang telah didapat pada bagian sekuens 1 kemudian copy sekuens DNA awal (format fasta) pada bagian sekuens 2. Klik SUBMIT!
h. Jika hasilnya tidak dapat langsung ditampilkan, klik pada tautan link yang diberikan.
Pertanyaan
14. Protein apa yang dihasilkan Blastx? (sertakan dengan hasil screenshoot) (2 poin)
Jawab: Protein yang dihasilkan Blastx pada kedua organisme tersebut adalah hexokinase
15. Berapakah jumlah gen yang muncul? Pada urutan nukletida ke berapa gen tersebut? (2 poin) Sertakan screenshoot hasilnya!
Jawab:
a. Treponema pallidum: memiliki 1 gene dan muncul pada nukleotida ke 1332
b. Arabidopsis thaliana: memiliki 1 gene dan muncul pada nukleotida ke 520- 2861
16. Apa perbedaan cara dari prediksi gen dengan menggunakan FGENESH dan genewise? (2 poin)
Jawab: Perbedaan cara dari prediksi gen dengan menggunakan FGENESH dan genewise Genewise: data nukleotida DNA dibandingkan dengan data asam aminonya sehingga hasilnya menunjukkan selain jumlah gen dan prediksi posisinya juga terdapat penjelasan inrtronnya bagi prediksi gen di sel eukariotik.
FGENESH: pada hasil tidak terdapat penjelasan tetntang intron, namun akuransi, sensitifitas untuk prediksi ekson lebih tinggi, selain itu FGENESH menyajikan data visualisasi yang dapat memudahkan untuk memahami letak dan posisi gen.
B. Analisis Promoter pada Eukariot
a. Pada halaman http://www.softberry.com, klik link SEARCH FOR PROMOTERS AND FUNCTIONAL MOTIFS, lalu pilih TSSP
b. Masukkan sekuen gen (Gene ID: 829034) dan (Gene ID: 3098) di atas, lalu klik PROCESS.
Pertanyaan
17. Ada berapa promoter yang didapatkan? Bagaimana Anda mengetahuinya? (2 poin) Jawab:
Dapat mengetahui promoter dari sekuen tersebut adalah dari keterangan “0 promoter/enhancer(s) are predicted” untuk Arabidopsis thaliana dan “24 promoter/enhancer(s) are predicted” untuk Homo sapiens, tetapi masing-masing di kurangi dengan jumlah enchancernya. Misalkan pada Homo sapiens jumlah promoter/enhencher 24-10=14.
a. Arabidopsis thaliana: tidak terdapat promoter pada spesies Arabidopsis thaliana.
b. Homo sapiens: memiliki 14 promotor pada spesies Homo sapiens
18. Pada posisi berapa promoter tersebut berada? (2 poin)
Jawab: promotor yang dimiliki Homo sapiens berada pada posisi 6867, 110954, 74141, 17080, 30322, 71186, 126619, 87398, 121895, 47132, 108366, 109438, 82983, dan 31455.
19. Pada posisi berapa TATA box berada? (2 poin)
Jawab: posisi TATA box berada pada 6840, 110925, 17044, 30289, 71151, 126581, 87383, 121857, 47096, 108330, 109405, 82949, dan 31417.
20. Apa yang dimaksud dengan TATA BOX? (2 poin)
Jawab: TATA box adalah dalah urutan DNA yang menunjukkan di mana sekuen dapat dibaca dan diterjemahkan. TATA box merupakan jenis sekuen promotor, yang menentukan molekul lain di mana transkripsi dimulai. Transkripsi adalah proses yang menghasilkan molekul RNA dari sekuen DNA. TATA box diberi nama untuk urutan DNA yang conserved, yang paling umum adalah TATAAA. Banyak gen eukariotik memiliki TATA
box yang terletak pada 25-35 bp sebelum memulai awal transkripsi gen. TATA box mampu menentukan arah transkripsi dan juga menunjukkan untai DNA yang akan dibaca. Protein yang disebut faktor transkripsi (TF) dapat mengikat TATA box dan merekrut enzim yang disebut RNA polimerase, yang mensintesis RNA dari DNA. TATA box juga dijadikan sebagai tempat menempelnya DNA polymerase II dan berperan dalam mengarahkan DNA polymerase II agar dapat menuju ke area transkripsi dengan akurat.
21. Mengapa ada huruf kecil pada sekuen “Transcription factor binding sites/RegSite DB”? Apa maksudnya? Mengapa ada huruf selain A, T, G, C? Jelaskan maksud huruf r, y, d, s, N pada sekuen “Transcription factor binding sites/RegSite DB” tersebut! (4 poin)
Jawab: Huruf kecil berarti nukleotida yang tidak conserved dalam konsensus lokasi. Huruf- huruf kecuali (A, T, G, C) menggambarkan situs ambigu dalam motif urutan DNA tertentu, di mana satu karakter dapat mewakili lebih dari satu nukleotida menggunakan kode Nukleotida IUPAC Standar.
22. Beri kesimpulan terhadap metode pencarian TSSP?
(
6poin)
Jawab: TSSP merupakan tools dalam website softberry yang memiliki fungsi untuk prediksi promoter dan sekaligus letak TATABOXnya lengkap dengan Transcription factor binding sites beserta penjelasan huruf r, y, d, s, N yang menandakan ketidak konservan dan ambiguitas motif DNA pada promoter tersebut.
~Selamat Mengerjakan~
