Oleh : Endang Sutriswati Rahayu
Whole genome sequence (WGS) atau disebut juga complete genome sequence merupakan sekuen nukleotida komplit dari suatu organisme. Strain-strain probiotik yang dimiliki oleh Tim Peneliti Probiotik (PUIPT – Probiotik) UGM telah dilakukan analisa sekuen nukleotida yang dimiliki oleh masing-masing strain tsb. Informasi WGS masing-masing strain ini juga telah dimasukkan di NCBI. Dari WGS masing-masing strain probiotik ini selanjutnya dianalisa secara in silico untuk mempelajari potensi fisioligis maupun karakter lain yang terkait dengan perannya sebagai strain probiotik. Beberapa contoh akan kami uraikan berikut ini, terkait dengan analisa WGS pada strain yang kami miliki untuk mendukung karakter sebelumnya yang telah dipelajari di laboratorium.
Lactobacillus plantarum Dad-13, atau berdasarkan taksonomi terbaru namanya berubah menjadi Lactiplantibacillus plantarum subsp. plantarum Dad-13, telah dilakukan Whole Genome Sequencing menggunakan Illumina NovaSeq PE150 platform dan analisis in silico menggunakan RAST webserver, diperoleh hasil bahwa Dad-13 memiliki ukuran (bp) 3.250.375, dengan kandungan GC 44,4%.
Salah satu karakter yang perlu dimiliki oleh strain probiotik adalah kemampuannya tumbuh di kolon diikuti dengan kemampuan melekat pada mukosa dan kemampuan menghambat pelekatan patogen. Dari analisa RAST diperoleh hasil bahwa strain Dad-13 memiliki gen yang berpengaruh pada kemampuan melekat pada dinding usus, diantaranya gen penyandi Fibronectin-binding protein (PtrF), Chaperonin (heat shock protein 33, Hsp33), dan biosintesis kapsul serta dinding sel. Hasil uji secara genomik ini mendukung hasil uji di laboratorium secara in vitro menggunakan tikus, bahwa strain Dad-13 mampu melakukan adhesi pada mukosa usus serta mampu menurunkan jumlah penempelan E. coli pada kolon.
Karakter lain dari strain probiotik yang diunggulkan oleh Tim Peneliti UGM (PUIPT Probiotik, Lactobacillus plantarum Dad-13, adalah kemampuannya menghasilkan antibakteri untuk menekan pertumbuhan bakteri patogen dan tidak memiliki gen resisten yang dapat ditransfer. Kedua karakter ini juga merupakan karakter penting yang harus dimiliki oleh strain probiotik.
Dari hasil analisa di laboratorium menggunakan metode disk diffusion yang ditunjukkan dengan zona jernih, L. plantarum Dad-13 menunjukkan resistensi terhadap streptomycin, kanamycin, dan ciprofloxacin; resistensi intermediet terhadap tertacycline; dan sensitif terhadap chloramphenicol, amoxicillin, clindamycin, dan erythromycin. Hasil ini kemudian dikonfirmasi menggunakan analisa in silico pada WGS Dad-13. Berdasarkan subsistem RAST, didapatkan 17-18 putative gen resisten antibiotik dan gen membran transporter untuk antibiotik pada strain Dad-13. Dari prediksi subsistem RAST,strain Dad-13 tidak memiliki plasmid dan transposon, tetapi Dad-13 diprediksi memiliki prophage. Walaupun Dad-13 memiliki resistensi terhadap beberapa antibiotik, namun gen-gen penyandi resistensi tersebut tidak terletak pada plasmid dan prophage. Pada bakteri gen dapat ditransfer ke organisme lain apabila terletak pada plasmid, transposon atau prophage. Dengan demikian karena ketidak-adaannya transposon, plasmid, dan posisi gen resistensi antibiotik yang diluar prophage menyebabkan strain Dad-13 tidak memiliki kemampuan untuk mentransfer gen resisten antibiotik ke organisme lain.
Hasil analisis in silico WGS Dad-13 menggunakan BAGEL4 webserver didapatkan bahwa strain ini memiliki gen-gen pengkode plantarisin juga bakteriosin yang lain, yaitu lactococin dan enterocin. Informasi ini mendukung penelitian sebelumnya, bahwa dengan metoda well-diffusion Dad-13 memiliki kemampuan untuk menghambat beberapa patogen.
Didapatkan pula bahwa Dad-13 tidak memiliki gen yang diasosiasikan dengan hemolisin, lipid, maupun protein yang dapat menyebabkan sel darah merah mengalami lisis akibat kerusakan membran sel. Hal ini juga mendukung penelitian sebelumnya secara in vivo menggunakan tikus, untuk membuktikan bahwa strain Dad-13 aman digunakan sebagai probiotik dan tidak memiliki kemampuan untuk melakukan translokasi ke jaringan tubuh.
Dari analisa in silico lebih lanjut diperoleh hasil bahwa strain Dad-13 bersama strain probiotik lain yang dimiliki oleh Tim Probiotik (PUI-PT Probiotik) UGM terbukti mampu menghasilkan senyawa Gamma Amino Butyric Acid (GABA) yang penting untuk kesehatan otak. Seluruh publikasi/informasi hasil penelitian dapat diakses di https://probiotics.wg.ugm.ac.id/ maupun. https://cfns.ugm.ac.id/