1

MODUL PETUNJUK PRAKTIKUM

MK BIOINFORMATIKA LANJUT

Disusun oleh

Dr.rer.nat. Yunus Effendi, M.Sc.

PROGRAM STUDI BIOLOGI (BIOTEKNOLOGI)

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS AL AZHAR INDONESIA

JAKARTA - 2019

2

PENGANTAR

Bismillahirrahmanirrahim,

Buku modul praktikum Bioinformatika Lanjut merupakan buku petunjuk pelaksanaan praktikum

untuk MK Bioinformatika Lanjut yang berisikan topik-topik praktikum untuk tingkat penguasaan

lanjut kemampuan analisis data bioinformatika khususnya analisis genomik structural dan

protein. Topik yang diperkenalkan pada tingkat ini adalah diantaranya: Identifikasi dan

karakterisasi gen dan promoter baik pada eukariot maupun prokariot; gene annotation dan gene

ontology. Selain itu dasar bioinformatika tentang Protein juga diperkenalkan. Mahasiswa juga

akan dihadapkan pada proyek mandiri bioinformatika yang meliputi semua topik tersebut di atas.

Pengembangan materi maupun isi dari modul praktium ini akan selalu diusahakan ter-update,

sehingga dapat selalu mengikuti perkembangan ilmu Bioinformatika yang berkembang dengan

cepat dari hari ke hari. Insya Allah akan selalu ada pengembangan dari modul praktikum untuk

MK Bioinformatika Lanjut kedepannya.

Penyusun

3

DAFTAR ISI

Pengantar 2

Daftar Isi 3

Modul 1 ANALISIS GEN DAN PROMOTER PADA PROKARIOT 4

Modul 2 ANALISIS GEN DAN PROMOTER PADA EUKARIOT-I 6

Modul 3 ANALISIS GEN DAN PROMOTER PADA EUKARIOT-I 11

Modul 4 GENE FINDING DAN ANALISIS PROMOTER 13

Modul 5 GENOME ANNOTATION 15

Modul 6 PROTEIN ANALISIS - BASIC 19

4

MODUL 1

ANALISIS GEN DAN PROMOTER PADA PROKARIOT

Daerah terkonservasi pada Promoter beberapa gen pada E. coli

Motif terkonservasi pada sekuens Shine-dalgarno pada promoter E. coli.

5

A. Analisis Gen pada Prokariot

a. Buka http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/

b. Pada custom resources pilih Microbes.

c. Masukkan Escherichia coli pada kolom search.

d. Temukan genom plasmid Escherichia coli O157:H7 str. Sakai dengan RefSeq Number NC_002127.1, dan download file dengan format FASTA. Ubah nama file tersebut menjadi "Escherichia coli O157-H7 str. Sakai Plasmid pOSAK1".

e. Buka http://www.softberry.com, pada menu Run Program Online pilih Operon and Gene Finding In Bacteria pilih FGENESB.

f. Jalankan program dengan menggunakan file FASTA yang sudah didownload, set Closest Organisms menjadi Escherichia coli K-12 dan klik PROCESS.

g. Sertakan screenshoot hasilnya!

Pertanyaan:

1. Ada berapa gen yang dihasilkan?

2. Ada berapa Transcription Unit (TU) pada sekuen tersebut?

3. Ada berapa operon?

4. Berapa produk gen (aa) terpanjang yang dihasilkan? Pada urutan nukleotida ke berapa?

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 5 promoter pertama beserta sekuen dan

sertakan screenshoot hasilnya.

6. a. Sebutkan protein (beserta urutan nukleotida) apa saja yang dijadikan tempat TF binding site

(tempat berikatannya faktor transkripsi)? (sertakan screenshoot hasilnya)

b. Jelaskan peranan protein-protein tersebut di dalam proses transkripsi!.

6

MODUL 2

ANALISIS GEN DAN PROMOTER PADA EUKARIOT-I

Flow chart analisis gene prediction.

AB-INITIO-BASED GENE PREDICTION PROGRAM

a. Pada halaman http://www.softberry.com, klik link GENE FINDING in Eukaryota. lalu

pilih FGENESH.

b. Masukkan sekuen berikut :

>gi|28380636|ref|NG_000007.3| Homo sapiens beta globin region (HBB@); and hemoglobin,

beta (HBB); and hemoglobin, beta pseudogene 1 (HBBP1); and hemoglobin, delta (HBD); and

7

hemoglobin, epsilon 1 (HBE1); and hemoglobin, gamma A (HBG1); and hemoglobin, gamma G

(HBG2), on chromosome 11

ATTCCCCCAATCATTACTTCTGTCACATTGATAGTTAAATAATTTCTGTGAATTTATTCCTTGATTCTAAAATATGAG ATAATGACAATGGTATTATAAGGGCAGATTAAGTGATATAGCATGAGCAATATTCTTCAGGCACATGGATCGAATT GAATACACTGTAAATCCCAACTTCCAGTTTCAGCTCTACCAAGTAAAGAGCTAGCAAGTCATCAAAATGGGGACAT ACAGAAAAAAAAAAGGACACTAGAGGAATAATATACCCTGACTCCTAGCCTGATTAATATATCGATTCACTTTTTTC TCTGTTTGATGACAAATTCTGGCTTTAAATAATTTTAGGATTTTAGGCTTCTCAGCTCCCTTCCCAGTGAGAAGTATA AGCAGGACAGACAGGCAAGCAAGAAGAGAGCCCCAGGCAATACTCACAAAGTAGCCAATGTCCCCTGTGGTCAT AGAGAAATGAAAAGAGAGAGGATTCTCTGGAAGCACTGGATGTAATCTTTTCTGTCTGTCCTCTCTAGGGAATCAC CCCAAGGTACTGTACTTTGGGATTAAGGCTTTAGTCCCACTGTGGACTACTTGCTATTCTGTTCAGTTTCTAGAAGG AACTATGTACGGTTTTTGTCTCCCTAGAGAAACTAAGGTACAGAAGTTTTGTTTACAATGCACTCCTTAAGAGAGCT AGAACTGGGTGAGATTCTGTTTTAACAGCTTTATTTTCTTTTCCTTGGCCCTGTTTTTGTCACTGTCACCACCTTTAA GGCAAATGTTAAATGCGCTTTGGCTGAAACTTTTTTTCCTATTTTGAGATTTGCTCCTTTATATGAGGCTTTCTTGGA AAAGGAGAATGGGAGAGATGGATATCATTTTGGAAGATGATGAAGAGGGTAAAAAAGGGGACAAATGGAAATT TGTGTTGCAGATAGATGAGGAGCCAACAAAAAAGAGCCTCAGGATCCAGCACACATTATCACAAACTTAGTGTCC ATCCATCACTGCTGACCCTCTCCGGACCTGACTCCACCCCTGAGGGACACAGGTCAGCCTTGACCAATGACTTTTAA GTACCATGGAGAACAGGGGGCCAGAACTTCGGCAGTAAAGAATAAAAGGCCAGACAGAGAGGCAGCAGCACAT ATCTGCTTCCGACACAGCTGCAATCACTAGCAAGCTCTCAGGCCTGGCATCATGGTGCATTTTACTGCTGAGGAGA AGGCTGCCGTCACTAGCCTGTGGAGCAAGATGAATGTGGAAGAGGCTGGAGGTGAAGCCTTGGGCAGGTAAGC ATTGGTTCTCAATGCATGGGAATGAAGGGTGAATATTACCCTAGCAAGTTGATTGGGAAAGTCCTCAAGATTTTTT GCATCTCTAATTTTGTATCTGATATGGTGTCATTTCATAGACTCCTCGTTGTTTACCCCTGGACCCAGAGATTTTTTG ACAGCTTTGGAAACCTGTCGTCTCCCTCTGCCATCCTGGGCAACCCCAAGGTCAAGGCCCATGGCAAGAAGGTGCT GACTTCCTTTGGAGATGCTATTAAAAACATGGACAACCTCAAGCCCGCCTTTGCTAAGCTGAGTGAGCTGCACTGT GACAAGCTGCATGTGGATCCTGAGAACTTCAAGGTGAGTTCAGGTGCTGGTGATGTGATTTTTTGGCTTTATATTT TGACATTAATTGAAGCTCATAATCTTATTGGAAAGACCAACAAAGATCTCAGAAATCATGGGTCGAGCTTGATGTT

8

AGAACAGCAGACTTCTAGTGAGCATAACCAAAACTTACATGATTCAGAACTAGTGACAGTAAAGGACTACTAACA GCCTGAATTGGCTTAACTTTTCAGGAAATCTTGCCAGAACTTGATGTGTTTATCCCAGAGAATTGTATTATAGAATT GTAGACTTGTGAAAGAAGAATGAAATTTGGCTTTTGGTAGATGAAAGTCCATTTCAAGGAAATAGAAATGCCTTAT TTTATGTGGGTCATGATAATTGAGGTTTAGAAAGAGATTTTTGCAAAAAAAATAAAAGATTTGCTCAAAGAAAAAT AAGACACATTTTCTAAAATATGTTAAATTTCCCATCAGTATTGTGACCAAGTGAAGGCTTGTTTCCGAATTTGTTGG GGATTTTAAACTCCCGCTGAGAACTCTTGCAGCACTCAATTCTACATTTACAAAAATTAGACAATTGCTTAAAGAAA AACAGGGAGAGAGGGAACCCAATAATACTGGTAAAATGGGGAAGGGGGTGAGGGTGTAGGTAGGTAGAATGTT GAATGTAGGGCTCATAGAATAAAATTGAACCTAAGCTCATCTGAATTTTTTGGGTGGGCACAAACCTTGGAACAGT TTGAGGTCAGGGTTGTCTAGGAATGTAGGTATAAAGCCGTTTTTGTTTGTTTGTTTGTTTTTTCATCAAGTTGTTTTC GGAAACTTCTACTCAACATGCCTGTGTGTTATTTTGTCTTTTGCCTAACAGCTCCTGGGTAACGTGATGGTGATTAT TCTGGCTACTCACTTTGGCAAGGAGTTCACCCCTGAAGTGCAGGCTGCCTGGCAGAAGCTGGTGTCTGCTGTCGCC ATTGCCCTGGCCCATAAGTACCACTGAGTTCTCTTCCAGTTTGCAGGTGTTCCTGTGACCCTGACACCCTCCTTCTGC ACATGGGGACTGGGCTTGGCCTTGAGAGAAAGCCTTCTGTTTAATAAAGTACATTTTCTTCAGTAATCAAAAATTG CAATTTTATCTTCTCCATCTTTTACTCTTGTGTTAAAAGGAAAAAGTGTTCATGGGCTGAGGGATGGAGAGAAACA TAGGAAGAACCAAGAGCTTCCTTAAGAAATGTATGGGGGCTTGTAAAATTAATGTGGATGTTATGGGAGAATTCC AGGATTCCAAGGAGGATGATATGATGGAGAAAAATCTTTATCGGGGTGGGAAAATGGTTAATTAAGTGGACAGA GACTCCTAGGCAGTTTTTACTGCACCGGGGAAAGAAGGAGCTGTTAGTGGTACCTGAGAAAGCAGATTTGTGGTA CATGTCACTTTTCATTAAAAACAAAAACAAAACAAAACAAAACTTCATAGATATCCAAGATATAGGCTAGAATTACT ATTTTAATTTACTCTTATTTACATTTTGAAGTAGCTAGCTTGTCACATGTTTTATGAAATTGATTTGGAGATAAGATG AGTGTGTATCAACAATAGCCTGCTCTTTCCATGAAGGATTCCATTATTTCATGGGTTAGCTGAAGCTAAGACACATG ATATCATTGTGCATTATCTTCTGATAGAATGTAACATGCACTAAAATAAAGTTAGAGTTAGGACCTGAGTGGGAAA GTTTTTGGAGAGTGTGATGAAGACTTTCCGTGGGAGATAGAATACTAATAAAGGCTTAAATTCTAAAACCAGCAAC TAGGGCTTCGTGACTTGCATGAAACTGGCTCTCTGGAAGTAGAAGGGAGAGTAAGACATACGTAGAGGACTAGG AAAGACCAGATAGTACAGGGCCTGGCTACAAAAATACAAGCTTTTACTATGCTATTGCAATACTAAACGATAAGCA TTAGGATGTTAAGTGACTCAGGAAATAAGATTTTGGGAAAAAGTAATCTGCTTATGTGCACAAAATGGATTCAAGT

9

TTGCAGATAAAATAAAATATGGATGATGATTCAAGGGGACAGATACAATGGTTCAAACCCAAGAGGAGCAGTGA GTCTGTGGAATTTGAAGGATGGACAAAGGTGGGGTGAGAAAGACATAGTATTCGACTGACTGTGGGAGATGAGA AGGAAGAAGGAGGTGATAAATGACTGAAAGCTCCCAGACTGGTGAAGATAACAGGAGGAAACCATGCACTGACC TGGTGACTCTCATGTGTGAAGGGTAGAGGGATATTAACAGATTTACTTTTTAGGAAGTGCTAGATTGGTCAGGGA GTTTTGACCTTCAGGTCTTGTGTCTTTCATATCAAGGAACCTTTGCATTTTCCAAGTTAGAGTGCCATATTTTGGCAA ATATAACTTTATTAGTAATTTTATAGTGCTCTCACATTGATCAGACTTTTTCCTGTGAATTACTTTTGAATTTGGCTGT ATATATCCAGAATATGGGAGAGAGACAAATAATTATTGTAGTTGCAGGCTATCAACAATACTGGTCTCTCTGAGCC TTATAACCTTTCAATATGCCCATAAACAGAGTAAACAGGGATTATTCATGGCACTAAATATTTTCACCTAGTCAGTC AACAAATGGGAGCAATGTGCATTTTTTGATACATATTTTTATATATTTATGGGGTACATGTGATACTTACATGCCTA GAACATGTGATGATTAAGTCTAGATATTTAGGATATCCATTGCTTTGAGCATTTATCATTTCTATGTATTGAGAAAA TTTCAAATCCTCATTTCTAGCCATTTTGAAATATATAATAAATAGTAATTAACTATAGTCACCCTACTCAAATATCAA ACATTATGGCTTAATCCTTCTATCCAACTGTGTTTGTACCTATTAACCAACATCTCTTAAATCCCCTCCCATACACACT CACACTTTTTCCAGCCTCTGATAACTATCATTCTACTCTCTACCACCATGAGACCCACTTTTTTAGCTCCCACAGATG AATAAAAACATGTGATATTTGACTTTCTGTATCTGGCTTATTTTATTATCTATCTCTTTGGCATACCAAGAGTTTGTTT TTGTTCTGCTTCAGGGCTTTCAATTAACATAATGACCTCTGGTTCCATCCATGTTGCTACAAATGACAAGATTTCATT CTTTTTCATGGCAAAATAGTAC

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?

8. Berapa ekson yang dihasilkan oleh gen tersebut? Bagaimana dengan intron?

9. Pada nukleotida ke berapa transkripsi dimulai dan berakhir?

10. Berapa panjang produk gen (aa) yang dihasilkan?

11. Jelaskan FGENESh output dibawah ini :

G Str Feature TSS Start dan End ORF

10

e. Klik Show picture of predicted genes in PDF file.

12. Apa kesimpulan Anda? (sertakan screenshoot)

f. Buka halaman http://genes.mit.edu/GENSCAN.html g. Masukkan option Vertebrate pada menu Organism dan Predicted CDS and peptides

pada link Print options. h. Masukkan sekuen yang sama seperti di atas tetapi copy and paste pada bagian nukleiotida

saja. i. Klik Run GENSCAN. j. Lihat hasilnya (sertakan screenshoot).

13. Apa perbedaan dengan hasil sebelumnya?

11

MODUL 3

ANALISIS GEN DAN PROMOTER PADA EUKARIOT-II

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 yang sama sebelumnya (Homo sapiens HBB), 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 RUN!

h.Jika hasilnya tidak dapat langsung ditampilkan, klik pada tautan link yang diberikan.

Pertanyaan

14. Protein apa yang dihasilkan Blastx? (sertakan dengan hasil screenshoot)

15. Berapakah jumlah gen yang muncul? Pada urutan nukletida ke berapa gen tersebut? Sertakan

screenshoot hasilnya!

16. Apa perbedaan cara dari prediksi gen dengan menggunakan FGENESH dan genewise?

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 HBB diatas, lalu klik ROCESS.

Pertanyaan

17. Ada berapa promoter yang didapatkan? Bagaimana Anda mengetahuinya?

18. Pada posisi berapa promoter tersebut berada?

19. Pada posisi berapa TATA box berada?

20. Apa yang dimaksud dengan TATA BOX?

12

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!

22. Beri kesimpulan terhadap metode pencarian TSSP?

13

MODUL 4

GENE FINDING DAN ANALISIS PROMOTER

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 HBB diatas, lalu klik PROCESS

Pertanyaan

18. Ada berapa promoter yang didapatkan? Bagaimana Anda mengetahuinya?

19. Pada posisi berapa promoter tersebut berada?

20. Pada posisi berapa TATA box berada?

21. Apa yang dimaksud dengan TATA BOX?

22. 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!

23. Beri kesimpulan terhadap metode pencarian TSSP?

PROYEK MANDIRI

1. Lakukan analisis Gene and Promoter untuk masing-masing GENE ID yang anda peroleh.

Prosedur lakukan sama dengan tugas minggu kemarin (Analisis Gene dan Promoter pada

Eukariot) dan prosedur yang ada pada tugas minggu ini (HOMOLOGY-BASED GENE

PREDICTION) dan Analisis Promoter Pada Eukariot!

No NIM Gene ID 1 59 2 142

14

3 202 4 207 5 317 6 324 7 355 8 434 9 567 10 581 11 595 12 596 13 598 14 648 15 652 16 672 17 673 18 675 19 699 20 857 21 864 22 967 23 999 24 1001 25 1012 26 1017 27 1019 28 1026 29 1027 30 1029 31 1030

15

MODUL 5 GENOME ANNOTATION

Sekuensing genom yang semakin masif dan mudah dilakukan pada masa kini membawa

dampak positif semakin detail teridentifikasinya fungsi dari berbagai macam gen. Selain itu,

terkumpulnya informasi fungsional genomik yang makin jelas, membuktikan bahwa sebagian

dari fungsi-fungsi tersebut saling terkait satu sama lain membentuk suatu sistem yang saat ini

dikenal sebagai kajian biologi sistem. Pengetahuan tentang peran biologis dari protein-protein

yang terkait pada satu organisme/spesies sering kali informasi ini dapat dimanfaatkan dan

diterapkan pada organisme lainnya.

A. AUGUSTUS

a) Buka halaman http://augustus.gobics.de/ b) Pilih bagian web interface c) Click choose file dan masukkan file “Auxin1” yang telah didownload d) Pilih Arabidopsis thaliana pada Organism e) Kolom lain biarkan default f) Pilih Run AUGUSTUS Lakukan langkah yang sama untuk keenam file fasta lainnya, dengan mengubah jenis Organism :

- Untuk “Human1”, pilih Homo sapiens pada Organism - Untuk “Banana1”, pilih Musa pada Organism

Pertanyaan:

1. Apakah fungsi program online AUGUSTUS? Jawab :

16

2. Jenis metode apakah yang digunakan untuk anotasi gen dalam program AUGUTUS? Jawab :

3. Apakah alasan dalam menentukan jenis Organism? Jawab :

4. Berapa gen yang ditemukan pada masing-masing organisme? Jawab :

5. Screenshot langkah kerja anda di laman Augustus sebelum running!

Jawab :

6. Tuliskan sekuen nukleotida ekson yang degenerate dari file fasta “Auxin1” beserta sekuen asam amino yang dihasilkan pada arabidopsis! (Gunakan Tabel) Jawab :

B. BLAST

a) Buka halaman https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi b) Pilih Nucleotide BLAST c) Masukkan sekuen ekson yang telah dikerjakan pada Nomer 6, lalu lakukan BLAST. Pertanyaan:

7. Identifikasi semua sekuen gen yang ditemukan (soal nomor 6) dan tulis hasil anotasi gennya beserta sumber asal gen tersebut! (Gunakan Tabel) Jawab :

C. MERCATOR

a) Buka halaman plaBi database b) Mercator3 Protein Function Annotation

17

c) Ketik “sample” pada kolom Name* d) Masukkan email masing-masing e) Centang seluruh parameter f) Centang “Load demo data” pada Input Sequence g) Klik START Pertanyaan:

8. Jelaskan arti semua pilihan parameter dari TAIR sampai IS_DNA! (Gunakan Tabel) Jawab :

9. Screenshoot hasilnya!

Jawab :

h) Ketik “Musa” pada kolom Name* i) Masukkan email masing-masing j) Masukkan file “Banana1” yang telah didownload k) Centang seluruh parameter l) Klik START Pertanyaan:

10. Screenshoot hasilnya Jawab :

11. Klik diagram pie! Jelaskan hasil yang diperoleh! Jawab :

12. Jelaskan perbedaan pie dengan hasil sebelumnya (Nomer 13)! Jawab :

m) Ketik “Homo sapiens” pada kolom Name* n) Masukkan email masing-masing o) Masukkan file “Human1” yang telah didownload p) Centang seluruh parameter q) Klik START Pertanyaan:

13. Screenshoot hasilnya Jawab :

14. Klik pie! Jelaskan hasil yang diperoleh! Jawab :

15. Jelaskan perbedaan pie dengan hasil sebelumnya (Nomer 13)! Jawab :

18

r) Ketik “Zea mays” pada kolom Name* s) Masukkan email masing-masing t) Masukkan file “sequence 7.fasta” yang telah didownload u) Centang seluruh parameter v) Klik START Pertanyaan:

16. Screenshoot hasilnya Jawab :

17. Klik pie! Jelaskan hasil yang diperoleh! Jawab :

18. Jelaskan perbedaan pie dengan hasil sebelumnya (Nomer 13)! Jawab :

Apakah perbedaan prediksi gen menggunakan AUGUTUS dan menggunakan MERCATOR? Jawab :

19

MODUL 6

PROTEIN ANALISIS

Protein merupakan salah satu bagian terpenting dari dogma sentral molecular Biology. Protein merupakan hasil translasi dari sekuens RNA yang sudah matang, dimana RNA adalah hasil dari proses transkripsi material DNA. Sehingga karakter urutan dari suatu protein/polipeptida sangat ditentukan oleh urutan DNA (material genetic). Perubahan pada sekuens DNA sering kali akan mempengaruhi urutan dari protein yang terbentuk yang pada akhirnya akan mempengaruhi fungsi dari Protein. Perubahan pada DNA yang lazim disebut dengan mutasi, merupakan sumber dari perubahan fungsi dari protein. Banyak terdapat penyakit yang disebabkan oleh mal-fungsi dari protein tertentu yang pada hakikatnya adalah karena adanya mutasi penting pada struktur gen pengkode protein tersebut.

Pada modul ini, mahasiswa akan belajar tentang karakter protein dengan melakukan analisis struktur protein yang telah mengalami perubahan (mutasi) pada struktur DNA nya. Dengan menggunakan skil “retrieving data” yang sudah diperoleh dari MK Dasar Bioinformatika, pada modul ini mahasiswa ditantang untuk mencari dan mengakses secara benar dan tepat urutan protein tertentu dan menganalisnya. Untuk sebagian besar protein, terdapat beberapa versi panjang dari protein yang ada di database walaupun dicode oleh gen yang sama. Hal tersebut karena adanya proses alternative splicing pada tahap pematangan RNA.

Tujuan:

Mahasiswa mampu mengakses database protein dan menganalisis struktur protein

Prosedur:

1. Akses database NCBI dan PDB untuk gen berikut: BRCA1, buat dalam Fasta file 2. Akses cDNA sekuens dari gen tersebut dan secara manual lakuan translasi (3 frame). Anda

dapat menggunakan fitur protein analisis yang ada di laman expasy

(https://web.expasy.org/translate/). Atau menggunakan fitur yang ada di laman NCBI. 3. Paste urutan cDNA gen BRCA1 yang sudah anda akses, kemudian translate untuk

mendapatkan urutan proteinnya. Akan terdapat 6 fram sekuens yang akan muncul, disini anda harus memilih mana diantara 6 ORF tersebut yang merupakan urutan sebenarnya dari protein gen BRCA1.

4. Gunakan pengetahuan anda ketika bekerja dengan urutan DNA pada MK Dasar Bioinformatika utk memecahkan maslaah ini. Clue: suspect polipetida yang sudah ada pilih dapat anda cek kemabli di PDB dengan menggunakan fitur BLAST pada NCBI.

5. Lakukan BLAST untuk mendapatkan beberapa sekuens protein yang memiliki similaritas dengan urutan query

6. Lakukan analisis MSA dengan menggunakan bebrapa software MSA yang sudah anda pelajari.

20

7. Dari hasil MSA tersebut, dapat anda tandai urutan yang bersifat terkonservasi pada gen

tersebut, yang berarti jika terdapat mutasi pada urutan tersebut maka perubahan tersebut dapat membuat perubahan atau bahkan mal-fungsi dari protein tersebut. (ilustrasi conserve sequence)

21

8. Kembali ke FITUR BLAST pada NCBI, ambil hasil terbaik (paling mirip) dari database.

Copy fasta sekuens dari gen tersebut dan catat ID protein.

9. Akses laman NCBI structure (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/structure/)

22

10. Klik Entry untuk mengakses MMDB structure summary 11. Tampilkan struktur 3D protein dengan menggunakan iCn3D - "I see in 3-D" -NCBI

WebGL-based Structure Viewer page

12. Kemudian masukan nomer ID PDB dari protein target dengan mengklik FILE, dan 'Retrieve by ID' - PBD ID, Tunggu sampai gambar terupload sempurna

13. Pada menu Windows pilih 'View Sequences & Annotations,' dan kemudian pilih 'Details' tab untuk melihat sekuens asam amino.

14. Pilih sebuah asam amino atau urutan asam amino pada sekuens primer untuk meng’hihlight’ lokasi asam amino(s) tersebut pada struktur 3D. Jika terjadi mutasi pada struktur protein, anda dapat menggunakan fitur ini untuk menunjukkan perubahan apa yang terjadi pada struktur 3D protein akibat mutasi pada asam amino.

15. Lakukan prosedur serupa, gunakan gen Phenylalanine hydroxylase (PAH) - P00439 penyebab penyakit fenilketourinaria yang ada pada tabel berikut yang sudah mengalami mutasi pada beberapa asam aminonya.

16. Print screenshot struktur 3D protein yang anda analisa dengan iCn3D