ARTIKEL BIOINFORMATIKA – Membuat Pohon Filogenetik

Evolutionary Tree General (Image from all-creatures.org)

Pohon filogenetik dibuat untuk memvisualisasikan hubungan evolusi diantara berbagai spesies atau benda-benda lain. Pohon filogenetik yang berupa diagram bercabang-cabang ini dapat dikonstruksi berdasarkan kesamaan atau perbedaan sifat fisik atau genetik seperti sekuen DNA, sekuen asam amino (protein), pola pemotongan enzim restriksi, ukuran allel pada analisa microsatellite, dan lain-lain. Dalam artikel ini kita akan membuat pohon filogenetik berdasarkan sekuen DNA gen 16S ribosomal RNA dari bakteri-bakteri.

Misalkan kita mengisolasi bakteri-bakteri yang hidup di permukaan kulit kita, misalnya ketiak yang kaya akan bakteri golongan Micrococcaceae, kemudian kita mengisolasi DNA genom bakteri-bakteri tersebut secara langsung dan melakukan amplifikasi PCR untuk gen 16S rRNA menggunakan primer universal. Produk PCR tersebut diklon ke plasmid dan setiap klon yang tumbuh dianalisa sekuen DNA insertnya yang notabene adalah sekuen dari gen 16S rRNA bakteri-bakteri yang hidup di dalam tanah sampel kita tadi.

Untuk melihat hubungan kekerabatan antar spesies bakteri yang hidup di permukaan kulit tersebut, kita bisa mengkonstruksi pohon filogenetik berdasarkan sekuen gen 16S rRNA mereka. Bagaimana caranya? Yuk kita coba langkah-langkah berikut ini:

Mengumpulkan Sekuen DNA

Hasil analisa DNA sequencing kita kumpulkan dalam satu file. Hal ini bisa dilakukan dengan bantuan software seperti BioEdit (lihat artikel Sequence Alignment di BioEdit), sekuen-sekuen tersebut disimpan dalam satu file berformat FASTA agar lebih mudah nantinya.

Contoh file FASTA untuk membuat pohon filogenetik bisa Anda unduh di sini.

Multiple Sequence Alignment

Kumpulan sekuen tadi harus dialignment atau disejajarkan posisinya untuk melihat jarak kedekatan antar masing-masing sekuen. Kita bisa meminta bantuan software ClustalW2 untuk melakukan Multiple Sequence Alignment. Software ini tersedia secara gratis untuk diunduh atau kita juga bisa menggunakan software ClustalW2 secara online. Salah satu yang online tersedia di website EBI (European Bioinformatics Institute) di alamat http://www.ebi.ac.uk/Tools/clustalw2/.

Berikut ini caranya:

ClustalW2 Input Window for Alignment

  • Buka situs ClustalW2 di EBI website
  • Ada dua cara memasukkan sekuen-sekuen kita, bisa dengan copy-paste dari file berformat FASTA tadi, atau kita bisa mengunggah (upload) file tersebut.
  • Untuk sementara Anda tidak perlu mengubah parameter apapun yang ada di situ
  • Setelah selesai memasukkan/mengunggah sekuen, klik tombol “RUN” untuk memulai analisa.
  • Tunggu beberapa saat hingga laman hasil alignment terbuka dengan sempurna.

Pada laman hasil alignment terdapat beberapa bagian, yaitu:

ClustalW2 Result Window for Alignment

  • Lokasi file-file hasil alignment dan hasil konstruksi pohon filogenetik yang dapat kita unduh, yaitu pada tabel “RESULT OF SEARCH”.
  • Tabel skor alignment
  • Hasil alignment itu sendiri
  • Guide Tree dan Cladogram

Selanjutnya Anda harus mengunduh (download) file hasil alignment tadi, yaitu dengan mengklik kanan pada link “Alignment File”, lalu “Save” ke harddisk komputer.

Membuat Pohon Filogenetik

Langkah selanjutnya adalah membuat pohon filogenetik tree berdasarkan hasil alignment yang sudah kita buat barusan menggunakan bantuan ClustalW2. Sekarang pun kita akan menggunakan software ClustalW2 kembali, namun kali ini file inputnya sudah dialignment.

Contoh file hasil alignment dapat didownload di sini.

ClustalW2 Input Window for Phylogenetic Tree Construction

  • Buka situs ClustalW2 di EBI website
  • Ada dua cara memasukkan sekuen-sekuen kita, bisa dengan copy-paste dari file yang sudah dialignment tadi, atau kita bisa mengunggah (upload) file tersebut.
  • Ubahlah parameter “TREE TYPE” menjadi “nj” (neighbor-joining). Ini adalah salah satu algoritma untuk mengkonstruksi pohon filogenetik.
  • Setelah selesai, klik tombol “RUN” untuk memulai analisa.
  • Tunggu beberapa saat hingga laman hasil alignment terbuka dengan sempurna.

Pada laman hasil alignment terdapat beberapa bagian, yaitu:

ClustalW2 Result Window for Phylogenetic Tree Construction

  • Lokasi file-file hasil alignment dan hasil konstruksi pohon filogenetik yang dapat kita unduh, yaitu pada tabel “RESULT OF SEARCH”.
  • Neighbor-Joining Tree yang masih dalam bentuk angka-angka
  • Phylyp Tree, juga dalam bentuk angka-angka
  • Cladogram/Phylogram

Untuk mengkonstruksi atau membuat pohon filogenetik dengan program tambahan, unduhlah file “OUTPUT FILE”, “NEIGHBOR-JOINING TREE FILE” dan “PHYLIP TREE FILE” pada tabel “RESULT OF SEARCH” ke komputer Anda.

Menampilkan Pohon Filogenetik

Kita akan menggunakan software TreeView X untuk membuat pohon filogenetik. Software ini dapat diunduh secara gratis dari situs darwin.zoology.gla.ac.uk/~rpage/treeviewx/

Berikut ini langkah-langkahnya:

  • Buka software TreeView X yang telah terinstall di komputer
  • Pilih menu “FILE” –> “OPEN” untuk membuka file. Pilih jenis file-nya “PHYLIP (*.ph)”
  • Buka file berekstensi *.ph yang telah Anda unduh tadi (contoh file dapat Anda temukan di sini)
  • Pohon filogenetik kini telah terbentuk

Phylogenetic Tree using TreeView X. Treetype = Slanted Cladogram

Tampilan pohon filogenetik tersebut dapat kita modifikasi dengan mengubah beberapa parameter diantaranya:

  • Bentuk Tree bisa berupa “SLANTED CLADOGRAM”, “RECTANGULAR CLADOGRAM” atau “PHYLOGRAM”
  • Tree dapat dibuat dalam bentuk “ROOTED” maupun “UNROOTED”
  • Urutan cabang pohon filogenetik dapat diubah pada menu “TREE” –> “ORDER”
  • Parameter-parameter lainnya dapat Anda coba ubah-ubah sendiri sehingga diperoleh pohon filogenetik yang memiliki visualisasi bagus

Phylogenetic Tree using TreeView X. Treetype = Phylogram

Contoh di atas hanyalah salah satu cara dan jenis pohon filogenetik yang biasa dibuat. Masih banyak jenis input lain dan cara memvisualisasikan hubungan evolusi di antara berbagai spesies atau benda-benda.

 

Sumber : http://sciencebiotech.net/membuat-pohon-filogenetik/

 

Artikel diatas merupakan salah satu artikel yang terdapat dalam situs http://sciencebiotech.net/, situs ini adalah salah satu situs mengenai bioteknologi yang cukup lengkap dan disajikan dalam bahasa Indonesia. berikut adalah komentar saya secara pribadi mengenai artikel ini.

Komentar :

Artikel diatas menjelaskan tentang pembuatan pohon filogenetik yang dapat digunakan untuk memvisualisasikan hubungan evolusi diantara berbagai spesies atau benda-benda lain. Pohon ini dapat dikonstruksi berdasarkan kesamaan atau perbedaan sifat fisik atau genetik seperti sekuen DNA, sekuen asam amino (protein), pola pemotongan enzim restriksi, ukuran allel pada analisa microsatellite, dan lain-lain. Dengan adanya pohon ini, kita dapat memperoleh gambaran secara visual mengenai evolusi spesies misalnya bakteri. Sehingga, apabila terdapat penyakit yang diserang oleh jenis bakteri tertentu, kita dapat mengetahui cara menyembuhkannya berdasarkan evolusi perkembangannya. Dalam artikel ini juga dijelaskan mengenai aplikasi yang dibutuhkan dan cara menggunakannya hingga didapatkan sebuah pohon filogenetik. Hal ini membuktikan bahwa teknologi informasi sangat dibutuhkan tidak hanya untuk bidang teknologi, informasi atau telekomunikasi saja. Melainkan juga dapat membantu dalam perkembangan dibidang biologi. Hal ini tentu saja menarik, karena dapat membuktikan bahwa perkembangan teknologi informasi memiliki peran yang sangat besar pada berbagai bidang, bahkan bidang keilmuwan seperti biologi.

Artikel diatas sangat menarik, situs  http://sciencebiotech.net/ menjelaskan dengan cukup jelas dan disertai dengan contoh implementasinya. Apabila teman-teman ingin mengetahui artikel lain mengenai bioinformatika atau bioteknologi selain bidang bioinformatika, teman-teman dapat berkunjung ke halaman situs tersebut.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s