Praktikum Bioinformatika di Laboratorium Komputer UIN Sunan Ampel Surabaya

(1)

LABORATORIUM TERINTEGRASI UIN SUNAN AMPEL SURABAYA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI PROGRAM STUDI ILMU KELAUTAN

LAPORAN PRAKTIKUM BIOTEKNOLOGI LAUT

BIOINFORMATIKA

Asisten // kelompok : NAOMI NOVIANTI // 8

Nama : AMELIA RACHMA WIJAYA NIM : 09040421050

Angkatan : 21

Hari, Tanggal : SELASA, 27 JUNI 2023

PROGRAM STUDI ILMU KELAUTAN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN AMPEL

SURABAYA

2023

(2)

LAPORAN PRAKTIKUM BIOTEKNOLOGI

PRAKTIKUM I BIOINFORMATIKA

TUJUAN PERCOBAAN

1. Untuk melakukan editing sequence

2. Untuk mengetahui identifikasi spesies dari data sequence

PRINSIP KERJA

Praktikum bioteknologi dengan tema “Bioinformatika” dilakukan di Laboratorium Komputer UIN Sunan Ampel Surabaya pada tanggal 27 Juni 2023. Praktikum ini dilakukan dengan menggunakan alat dan bahan seperti laptop atau computer, Software MEGA 11, web BLAST dan data kodon DNA yang diberikan aslab. Langkah awal yang harus dilakukan pada praktikum ini adalah pertama input data kodon DNA kedalam Softwere MEGA 11, kemudian data kodon dimasukkan kedalam align box. Kodon CRK dimasukkan langsung sedangkan kodon CRE dibalik dulu sebelum dimasukkan. Setelah itu, deret kodon yang memiliki banyak N dihapus pada bagian kanan dan kiri kemudian di klik icon W pada MEGA 11 dan pilih align DNA. Kemudian N yang tersisa dikoreksi dengan melihat grafik CRK dan CRE. Setelah semua N sudah hilang, kodon yang kosong diisi dengan kodon yang ada disalah satunya. Setelah kodon sudah sama, kodon CRE dihapus dan kodon CRK di copy dan dipaste kedalam web BLAST dan dicari jenis spesiesnya. Diharapkan mahasiswa mampu menghetahui cara editing sequence dan menghetahui identifikasi spesies dari data sekuen.

LANDASAN TEORI

Bioinformatika merupakan cabang ilmu pengetahuan yang menggunakan pendekatan komputasi dan statistik sebagai analisis informasi sekuens biologis yang sangat besar yang diperoleh melalui pengurutan DNA dan protein serta eksperimen biologis lainnya. (Samal et al., 2021) Menggunakan teknik konvensional dalam mengidentifikasi bakteri hanya dapat memberikan informasi mengenai morfologi sel, jenis Gram dan sifat biokimianya. Zaman ke zaman, ilmu bioteknologi mengalama kemajuan terutama untuk saat ini. Para peneliti dapat menentukan spesies bakteri dengan menganalisis sekuen DNA. Analisis sekuen sendiri adalah suatu teknik yang dianggap paling baik untuk melihat keanekaragaman hayati suatu kelompok organisme dengan tingkat akurasi yang mencapai hingga 99.9%. Terdapat beberapa fragmen

(3)

DNA yang biasanya digunakan sebagai marka molekuler universal untuk kelompok bakteri.

Dengan begitu, dapat mengetahui bakteri sampel yang melakukan proses sekuensing untuk mengetahui urutan nukleotidanya. Urutan nukleotida bakteri sampel ini biasa disebut dengan sekuen query yang nantinya akan dianalisis lebih lanjut menggunakan pendekatan bioinformatika. Terbentuk sekuen DNA dari hasil pensejajaran pembacaan primer reverse dan forward yang disebut sebagai sekuen konsensus. Sekuen konsensus ini akan dibandingkan dengan data sekuen yang tersedia di database menggunakan software. (Sari dkk, 2022)

Filogenetik merupakan suatu ilmu yang mempelajari hubungan evolusi beberapa kelompok organisme yang berbeda (contohnya spesies atau populasi). Dalam studi filogenetik, untuk menghubungkan beberapa kelompok organisme adalah dengan membuat atau mendesain pohon filogenetik. Pohon filogenetik biasanya digunakan untuk membatasi taksa masing- masing kelompok individu yang saling terhubung. Sebuah pohon filogenetik terdiri dari node dan cabang. Masing-masing node dapat mewakili unit taksonomi berupa individu, spesies dan populasi. Masing-masing cabang juga mendefinisikan hubungan antar unit taksonomi. Satu cabang pada pohon filogenetik dapat menghubungkan dua node yang memiliki kekerabatan.

Pola percabangan pohon ini disebut dengan topologi. (Sari et al., 2022) Metode DNA- barcoding sering digunakan karena metode ini dapat dengan cepat dan baik dalam mengidentifikasi spesies. Pertama kali metode ini dikembangkan oleh Herbert et al. yang memberikan solusi untuk validasi spesies dengan menggunakan marka gen COI yang terletak pada segmen mitokondria, sehingga dapat menelusuri variasi basa nukleotida pada setiap spesies, juga dapat mengetahui hubungan kekerabatan antar spesies. (Winda Ayu Fietri, Abdul Razak, 2021)

Hasil yang diperoleh langsung diaplikasikan untuk membuat sistematika biologi, mencari fungsi dari suatu gen atau protein, riset medis, epidemologi hingga studi evolusi. Dalam menentukan pohon filogenetik diperlukan sekuen data-data hasil sekuensing DNA hasil eksperimen menggunakan sekuenser ABI Prism 310. Sekuen-sekuen DNA yang dapat digunakan dalam pencarian diagram filogenetik berasal dari data hasil elektroferogram menggunakan sekuenser ABI Prism 310. Pengambilan data ini melalui suatu proses replikasi yang menggunakan mesin PCR. (Yuniarti et al., 2017)

Terdapat alat bioinformatika yang paling umum digunakan sebagai tempat menyimpan data dan mencari kemiripan dalam berbagai database yaitu BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) (McGinnis dan Madden, 2004). (Samal dkk, 2021). Digunakan program BLAST untuk menunjang pembuatan pohon filogenetik. BLAST berfungsi untuk membandingkan urutan terpenting dari semua urutan yang tersimpan dalam GenBank yang terdapat dalam website NCBI. Jika terdapat nama ilmiah atau hubungan kekerabatan suatu organisme yang tidak diketahui, NCBI menyediakan link langsung ke beberapa organisme yang umum, yang bisa digunakan dalam proyek penelitian molekuler (Sari dkk, 2022)

BLAST menjadi alat utama untuk melakukan pencarian basis data dan penelarasan sekuens, juga terus digunakan secara aktif dalam banyak alur kerja bioinformatika. Fitur BLAST masih beroperasi dengan cara yang tidak intuitif dan sering disalah gunakan dalam alur kerja bioinformatika, sehingga menyebabkan hasil yang salah dan berdampak pada banyak artikel ilmiah. BLAST sangat sensitif pada jarak evolusi yang lebih jauh antara urutan kueri dan pangkalan data, tetapi juga relatif lambat. Secara default, BLAST dapat melaporkan semua sekuen data base yang cocok dengan sekuen kueri dalam tingkat kualitas tertentu. Saat memperkirakan ori-gin taksonomi dari sekuens DNA dari label taksonomi yang terkait dengan hit database dengan skor terbaik, kelambatan alat BLAST diperparah ditambah dengan biaya komputasi yang diperlukan untuk menyaring banyak sekali hit yang dihasilkan oleh BLAST dalam setiap sekuen.

(4)

Agar memungkinkan pemrosesan yang efisien dari kumpulan data yang besar, para peneliti sering kali mengandalkan jalan pintas untuk mengurangi jumlah hasil BLAST yang perlu diproses, dengan menggunakan parameter '-max target segs' pada paket NCBI BLAST+. (Shah et al., 2019)

(5)

ALAT DAN BAHAN

Alat:

1. Laptop 2. MEGA 11 3. BLAST Bahan:

1. Data sequence

SKEMA KERJA

•

Dibuka MEGA 11 dan klik Icon Align

•

Dimasukkan data sequence CRK dan CRE kedalam MEGA 11

•

Dinaikkan kode DNA CRK kedalam align bar

•

Dibalik kode CRE dan dinaikkan kedalam align bar

•

Dihapus kode yang memiliki banyak N dari bagian paling kanan dan yang paling kiri

•

Diklik icon W pada toolbar dan pilih align DNA

•

Dikoreksi N yang ada dengan menyesuaikan grafik CRK dan CRE

•

Dihapus deretan kode yang kosong dan diganti dengan kode yang ada di bawah/atasnya

•

Dihapus CRE dan kode CRK di copy dan masuk kedalam web BLAST

•

Dimasukkan kedalam kolom akses nomor lalu di BLAST

HASIL Data sequence

(6)

HASIL DAN PEMBAHASAN

No. Perlakuan Hasil Gambar

1. Dibuka software MEGA 11 dan di klik Align dan

dipilih edit or view sequencer files

Telah terbuka softwere MEGA 11 dan telah diklik align dan dipilih edit or view sequencer files

2. Diklik create new alignment dan pilih DNA

Telah diklik create new alignment dan telah dipilih DNA

3. Dimasukkan file CRK dan CRE

Telah masuk file CRK dan CRE

4. Di kode CRK kedalam align box

Telah tereksport kode CRK kedalam align box

5. Dibalik kode CRE dan dieksport kedalam align box

Telah terbalik kode CRE dan telah masuk

kedalam align box

6. Dihapus deretan kode yang memiliki banyak N

Telah terhapus deretan kode yang memiliki banyak N

(7)

7. Diklik icon W pada toolbar dan dipilih align DNA

Telah diklik icon W dan dipilih align DNA

8. Dikoreksi N yang tersisa dengan menyesuaikan grafik CRK dan CRE

Telah terkoreksi N yang tersisa

9. Dihapus deret yang kosong dan diganti dengan deret yang ada di bawah/atasnya

Telah terhapus deret yang kosong dan terganti dengan deret

bawah/atasnya 10. Dihapus deret CRE dan deret

CRK dicopy

Telah terhapus deret CRE dan telah dicopy CRK

11. Dibuka web BLAST dan dipaste kodon yang telah dicopy

Telah terbuka web BLAST dan telah dipaste kodon yang telah dicopy

12. Diklik tombol BLAST dan ditunggu hasil spesies yang ditemukan

Telah muncul hasil spesies yaitu Chrysiptera uswanasi

(8)

PEMBAHASAN:

Praktikum bioteknologi ini berjudul bioinformatika yang dilakukan di Laboratorium Komputer lt 6 fakultas sains dan teknologi UIN Sunan Ampel, Gunung Anyar. Praktikum kali ini bertujuan untuk menghetahui editing sequence dan mengidentifikasi spesies dari data sequence. Kami mempersiapkan alat-alat seperti laptop atau computer, software MEGA 11, dan web BLAST dan bahan berupa data sekuen.

Langkah pertama yang harus dilakukan dalam praktikum ini adalah membuka software MEGA 11 kemudian memasukkan data CRK dan CRE. Lalu setelah itu, dimasukkan kedua kode tersebut ke dalam align bar, akan tetapi untuk kode CRE harus dibalik terlebih dahulu. Selanjutnya, kode N pada bagian kanan dan kiri dalam kedua kode tersebut dihapus lalu klick icon W pada taskbar untuk di proyeksi data ke align DNA.

Setelah itu data dikoreksi lagi dan dihapus deretan kode yang kosong dan diganti dengan kode yang diatas/bawahnya. Terakhir, dihapus kode CRE dan kemudian copy kode CRK dan dimasukkan kedalam web BLAST. Dimasukkan kedalam nomor akses dan kemudian di BLAST hingga muncul data kemudian di identifikasi spesienya yakni spesies yang Bernama Chrysiptera uswanasi, n. sp.,

Chrysiptera uswanasi, N. sp., merupakan anggota ketujuh dari kompleks spesies Chrysiptera oxycephala Pomacentridae, dideskripsikan dari 10 spesimen, 24,7–45,3 mm SL.

Berdasarkan spesimen dan foto bawah air, C.uswanasi tampaknya merupakan spesies mikroendemik, sebagian besar terbatas pada Semenanjung Fakfak (secara historis dikenal sebagai Semenanjung Bomberai) meskipun individu yang tersebar juga terlihat di tenggara, tepat di sebelah timur Teluk Triton (-3.909°, 134.1613° ). Kebanyakan penampakan berasal dari wilayah yang relatif kecil, terutama di Teluk Sebakor dan Selassi di Distrik Karas Kabupaten Fakfak, Provinsi Papua Barat. Mengingat koleksi dan pengamatan kami yang ekstensif di sekitar wilayah Papua Barat dan Provinsi Maluku, kami yakin itu terbatas pada wilayah ini saja. Itu ditemukan di habitat khas untuk kompleks spesies, yang terdiri dari terumbu laguna terlindung yang terkait dengan koloni karang acroporid bercabang besar yang terbuka di kedalaman 3–15 m.(Allen et al., 2018)

(9)

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI PROGRAM STUDI ILMU KELAUTAN Morfologi 42 spesimen genus Chrysiptera ditotal untuk diukur untuk analisis. Semua pengukuran dilakukan dari sisi kiri setiap spesimen ikan dengan menggunakan kaliper digital, dengan ketelitian 0,01 mm. Pengukuran morfometrik adalah panjang pangkal sirip dubur (ABL) adalah panjang pangkal sirip dubur; kedalaman tubuh (BD) adalah jarak vertikal dari margin tubuh punggung ke perut sejajar dengan sumbu dasar sirip dada; panjang sirip ekor (CFL) adalah dari batas lempeng hipural sampai ujung sirip terpanjang; caudal peduncle depth (CPD) adalah kedalaman minimum caudal peduncle; caudal peduncle length (CPL) adalah panjang dari tepi lempeng hipural ke ukuran yang lebih pendek dari tepi posterior baik dasar sirip punggung atau dasar sirip dubur; panjang pangkal sirip punggung (DBL) adalah panjang pangkal sirip punggung; panjang kepala (HL) dari ujung rahang atas ke batas posterior opercle; lebar interorbital (IOW) adalah jarak antara margin tulang dorsal mata; panjang orbit (OrL) adalah diameter horizontal orbit; dada panjang sirip (P1L) dari asal punggung dasar sirip hingga ujung sinar sirip dada terpanjang; panjang sirip perut (P2L) adalah dari pangkal pangkal tulang belakang panggul hingga sinar sirip perut terpanjang; panjang pra-anal (PAL) adalah jarak horizontal dari ujung rahang atas ke pangkal tulang belakang anus pertama;

panjang predorsal (PDL) adalah jarak horizontal dari ujung rahang atas ke pangkal tulang punggung pertama; panjang pra-orbital (POL) adalah dari ujung rahang atas ke margin anterior orbit; panjang (PDL) adalah jarak horizontal dari ujung rahang atas ke pangkal tulang punggung pertama; panjang pra-orbital (POL) adalah dari ujung rahang atas ke margin anterior orbit; panjang (PDL) adalah jarak horizontal dari ujung rahang atas ke pangkal tulang punggung pertama; panjang pra-orbital (POL) adalah dari ujung rahang atas ke margin anterior orbit (Liggins et al., 2022)

(10)

KESIMPULAN

Dari data yang telah didapatkan sampel DNA yaitu, Chrysiptera uswanasi, N. sp., anggota ketujuh dari kompleks spesies Chrysiptera oxycephala Pomacentridae, dideskripsikan dari 10 spesimen, 24,7–45,3 mm SL. Secara total, morfologi 42 spesimen genus Chrysiptera diukur untuk analisis. Semua pengukuran dilakukan dari sisi kiri setiap spesimen ikan dengan menggunakan kaliper digital, dengan ketelitian 0,01 mm. Berdasarkan spesimen dan foto bawah air, C.uswanasi tampaknya merupakan spesies mikroendemik, sebagian besar terbatas pada Semenanjung Fakfak (secara historis dikenal sebagai Semenanjung Bomberai) meskipun individu yang tersebar juga terlihat di tenggara, tepat di sebelah timur Teluk Triton (-3.909°, 134.1613° ).

DAFTAR PUSTAKA

Allen, G., Erdmann, M., & Cahyani, N. (2018). Chrysiptera uswanasi, a new microendemic species of damselfish (Teleostei: Pomacentridae) from West Papua Province, Indonesia.

Journal of the Ocean Science Foundation, 31(2018), 74–86.

Liggins, L., Kilduff, L., Trnski, T., Delrieu-Trottin, E., Carvajal, J. I., Arranz, V., Planes, S., Saenz-Agudelo, P., & Aguirre, J. D. (2022). Morphological and genetic divergence supports peripheral endemism and a recent evolutionary history of Chrysiptera demoiselles in the subtropical South Pacific. Coral Reefs, 41(3), 797–812.

https://doi.org/10.1007/s00338-021-02179-7

Samal, K. C., Sahoo, J. P., Behera, L., & Dash, T. (2021). Understanding the BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) Program and a Step-by-step Guide for its use in Life Science Research. Bhartiya Krishi Anusandhan Patrika Journal, 36(Of), 18805.

https://doi.org/10.18805/bkap283

Sari, N., Fitri, F., Nurseha, T., Suliansyah, I., & Purwati, E. (2022). Penentuan Spesies Bakteri Asam Laktat ( BAL ) Melalui Analisis Sekuen Gen 16S rRNA dan Pendekatan Bioinformatika. JURNAL PROSIDING SEMINAR NASIONAL, 5, 561–567.

Shah, N., Nute, M. G., Warnow, T., & Pop, M. (2019). Misunderstood parameter of NCBI BLAST impacts the correctness of bioinformatics workflows. Bioinformatics Journal, 35(9), 1613–1614. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bty833

Winda Ayu Fietri, Abdul Razak, Y. A. (2021). ANALISIS FILOGENETIK IKAN TUNA (THUNNUS SPP) DI PERAIRAN MALUKU UTARA MENGGUNAKAN COI (CYTOCROME OXYDASE I). : : JURNAL BIOLOGI MAKASSAR, 7168, 7168.

Yuniarti, H., S, B. C., & Rinanti, A. (2017). Diagram Filogenik Hasil Sekuens Basa Dna Menggunakan Program Mega-7 (Molecular Evolutionary Genetics Analysis). Jurnal Penelitian Dan Karya Ilmiah Lembaga Penelitian Universitas Trisakti, 1(2), 2016.

https://doi.org/10.25105/pdk.v1i2.1457