Pertanyaan seputar Metabolomik
1. Apa yang dimaksud dengan metabolomik? Sebutkan dan jelaskan 3 jenis pendekatan/teknik yang dilakukan pada analisis metabolomik!
Metabolomik merupakan studi
skala besar dari molekul kecil (atau yang biasa disebut sebagai metabolit) di
dalam suatu sel, biofluida, jaringan atau organisme.
Pendekatan analisis metabolomic
antara lain:
•
Metabolic Fingerprinting – Rekognisi pola untuk mengklasifikasi
sampel menggunakan komposisi global metabolit. Pendekatan ini didasari oleh
prinsip bahwa setiap individu/spesies memiliki pola metabolismenya
masing-masing.
•
Metabolic Targeting – Melakukan analisis suatu metabolit/kelompok metabolit target
spesifik untuk mengetahui fungsi dan perannya.
•
Metabolic Profiling – Analisis global sekelompok senyawa atau metabolit yang
berhubungan dalam jalur dan sistem metabolik spesifik.
2. Pendekatan metabolomik dapat diaplikasikan dalam berbagai studi sebagai contohnya adalah pada program pemuliaan tanaman. Diketahui bahwa teknologi omic dapat membantu memahami fungsi unknown gen dengan mengidentifikasi produk akhir dari suatu gen. Jelaskan langkah/tahapan yang biasa dilakukan dalam penelitian metabolomik! (Aplikasi bebas, tahapan dari hulu ke hilir)
Contoh aplikasi: Ekspresi gen dan profil
metabolit biosintesis giberelin selama induksi embriogenesis somatik pada Medicago truncatula Gaertn
Penelitian tersebut mencari tahu
hubungan antara ekspresi gen dan kelompok metabolit giberelin semasa proses embriogenesis.
Benih sampel tanaman, pada usia yang
berbeda, yang sedang mengalami tahapan embriogenesis disiapkan untuk tahap
isolasi gen dan metabolit. Gen diidentifikasi menggunakan BLAST. Metabolit
kemudian melalui tahap identifikasi menggunakan high performance liquid
chromatograph (UPLC) dan Mass
spectrophotometry (MS). Hubungan antar keduanya kemudian dianalisis menggunakan
analisis komputasi pada program GenEX.
Tahapan penelitian metabolomic secara
umum antara lain:
a. Pencuplikan, pengambilan sampel
metabolit harus disesuaikan dengan lokasi senyawa dalam sel, jaringan, ataupun
organisme misalkan daun, eksudat, ataupun dinding sel.
b. Persiapan sampel, berkaitan
dengan tahap analisis selanjutnya, pengolahan dan persiapan sampel harus
disesuaikan dengan tipe analisis.
c. Profiling, sampel yang telah
berhasil diisolasi kemudian memasuki tahap profiling untuk mencari tahu
karakteristik senyawa pada beragam parameter. Tahap ini akan menghasilkan data
mentah untuk dianalisis lebih lanjut
d. Analisis Bioinformatik,
melakukan pengolahan data mentah hasil pengukuran melalui analisis statistik
dan annotasi metabolit.
e. Interpretasi, dilakukan proses
interpretasi data seperti penempatan senyawa dalam jalur metabolsime dan
integrasi dengan omik lain.
3. Dalam melakukan analisis metabolomik, terdapat beberapa instrumen/alat yang dapat digunakam yaitu mass spectrophotometry (MS) dan nuclear magnetic resonance (NMR). Jelaskan fungsi dan prinsip kerja kedua alat tersebut!
Mass spectrophotometry (MS), merupakan
metode analisis yang mengukur rasio masa-muatan dari suatu ion. Sampel akan
diionisasi menggunakan ionizer
menjadi sekumpulan partikel berbeda dan bermuatan. Partikel digerakan oleh
medan elektomagnet menuju detector melewati pembelokan oleh magnet. Setiap
partikel yang berbeda muatan akan membentuk sudut pembelokan yang berbeda yang
kemudian akan didteksi oleh detector. Pada akhirnya, akan didapatkan data
kelimpahan ion suatu senyawa serta datarasio masa-muatan dari suatu ion
Mass spectrophotometry (MS): merupakan
metode pengamatan nucleus dalam medan magnet yang kuat dan diganggu oleh medan
magnet lemah yang berosilasi sehingga memunculkan sinyal elekromagnetik yang
mewakili karakteristik sampel. Pada prinsipnya, suatu molekul memiliki nuclei
yang bermuatan dan memiliki putaran tertentu yang akan perpindah dari tingkat
energi rendah menuju tingkat energi tinggi bila berada dibawah kondisi medan magnet
kuat eksternal. Saat perputaran kembali menuju tingkat energi dasarnya dari
tingkat energi , energi akan dilepaskan dan menjadi sinyal yang dapat dideteksi
dan diukur.
4. Buka website metaboanalyst.ca! Jelaskan apa yang anda ketahui mengenai website tersebut dan fungsi dari website tersebut! (Sebutkan tools yang digunakan)
Metaboanalyst merupakan
serangkaian perangkat analisis dan interpretasi data metabolomic. Metode yang
digunakan antara lain pengolahan data metabolomic, normalisasi, analisis
statistic multivariat, dan annotasi data.
Perangkat yang disediakan
antara lain:
·
Enrichment analysis
·
Pathway analysis
·
Joint pathway analysis
·
MS Peaks to pathway
·
Other utilities
·
Spectral analysis
·
Biomarker Meta-analysis
·
Power analysis
·
Time-series/Two-factor
·
Biomarker analysis
·
Statistical analysis
5. Pada website metaboanalyst.ca terdapat beberapa tools yang dapat digunakan untuk menganalisis data metabolomik salahsatunya adalah Biomarker Meta-Analysis. Jelaskan fungsi dari tool tersebut! (Pelajari tahapannya!)
Biomarker Meta-analysis menyediakan metode
statistic untuk mengidentifikasi biomarker dengan ukuran data yang besar
melalui meta analisis beberapa data set metabolomic independent yang diperoleh
dalam kondisi yang relative sama. Saat ini, Biomarker Meta-analysis mendukung
tiga pendekatan meta analisis berdasarkan p-value, vote counts dan direct
merging.