Perpustakaan Digital ITB

Laut merupakan sebuah ekosistem yang dinamis dan kompleks untuk bertahan hidup bagi berbagai mikroorganisme. Mikroorganisme laut, seperti bakteri, dapat menghasilkan berbagai senyawa yang tergolong ke dalam metabolit sekunder dengan berbagai fungsi biologis yang memberikan keuntungan dalam bertahan hidup. Sudah banyak metabolit sekunder dari bakteri laut yang telah dimanfaatkan dalam berbagai industri karena memiliki fungsi yang dapat memberikan nilai tambah bagi kehidupan manusia. Bakteri laut dari Indonesia, seperti Virgibacillus salarius, sudah banyak dipelajari terkait potensinya dalam menghasilkan metabolit sekunder seperti karotenoid, senyawa antimikroba, dan senyawa antiviral. Namun sejauh ini, belum ada penelitian terkait whole genome sequencing (WGS) dan studi pencarian metabolit sekunder berbasis genom dari Virgibacillus salarius laut Indonesia. Tujuan dari penelitian ini menentukan karakteristik genom Virgibacillus salarius isolat Laut Jawa, karakterisasi klaster gen metabolit sekunder, dan bioprospeksinya untuk industri. Metode yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi penentuan taksonomi dengan menghitung overall genome relatedness indices (OGRI) dengan FastANI (nilai ANI) dan GGDC (nilai dDDH) serta kedudukan filogenetiknya menggunakan OrthoFinder dan divisualisasikan dalam bentuk pohon menggunakan iTOL. Setelah itu dilakukan penentuan kualitas sekuensing yang telah dilakukan dengan CheckM dan ditentukan karakteristik umum genom menggunakan Biopython. Analisis pangenom dari genus Virgibacillus dilakukan menggunakan GET_HOMOLOGUES dan analisis kandungan genomic island dilakukan dengan IslandViewer. Analisis keberadaan klaster gen metabolit sekunder dilakukan dengan antiSMASH dan visualisasi jalur reaksi dilakukan dengan KEGG Reconstructor. Pengelompokkan famili klaster gen dilakukan dengan BiG-SCAPE dan divisualisasikan dalam bentuk jejaring menggunakan Cytoscape. Data koordinat dan anotasi genom digabungkan dengan Biopython dan divisualisasikan menjadi peta genom sirkuler menggunakan Proksee. Berdasarkan hasil analisis WGS, isolat bakteri yang diidentifikasi merupakan Virgibacillus salarius setelah dilakukan perhitungan ANI dan dDDH, serta didukung dengan hasil analisis filogenetik. Kualitas genom yang diperoleh dari hasil sekuensing adalah “high-quality draft”. Karakteristik umum dari genom ini adalah berukuran 4.45 Mb dan telah berhasil dipetakan fungsi dari setiap gennya ke dalam kategori COG (Cluster of Orthologous Groups). Hasil analisis pangenom menunjukkan bahwa Virgibacillus memiliki tipe pangenom “open” dan diperoleh Virgibacillus salarius isolat Laut Jawa memiliki jumlah gen unik tertinggi dibandingkan dengan bakteri Virgibacillus lainnya. Jumlah genomic island di dalam genom juga sudah berhasil dihitung namun penentuan jenis genomic island perlu dilakukan dengan studi lebih lanjut. Diperoleh delapan klaster gen penghasil metabolit sekunder yang terbagi ke dalam jenis NRPS, PKS (tipe III), RiPPs, terpena, dan ektoin. Klaster gen ektoin dan skualena (terpena) memiliki gen-gen yang lengkap dan nilai ekonomi yang tinggi sehingga klaster gen ini dapat dimanfaatkan untuk proses produksi lebih lanjut. Kedua klaster NRPS yang ditemukan juga berpotensi untuk dimanfaatkan namun masih memerlukan studi lebih lanjut. Hasil karakterisasi ini dapat menjadi landasan untuk terkait produksi metabolit sekunder pada bakteri Virgibacillus.