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

·         Network explorer

·         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.