Co je 18S rRNA?
18S ribozomální RNA (18S rRNA) je součástí malé eukaryotické ribozomální podjednotky (40S) a 40S a 60S tvoří eukaryotické ribozomy. Jako strukturní RNA pro eukaryotické ribozomy je tedy 18S rRNA, homolog 16S rRNA u prokaryot a mitochondrií, jednou ze základních složek všech eukaryotických buněk. Geny 18S rRNA, které kódují 18S rRNA, jsou široce využívány při fylogenetické analýze a screeningu biodiverzity prostředí.
Obrázek 1. Prokaryotický ribozom 70S a eukaryotický ribozom 80S.
18S rRNA jako marker pro studium biodiverzity
18S rRNA gen je běžným molekulárním markerem pro studium biodiverzity, protože je vysoce konzervovaný uvnitř druhu (podobnost téměř 100 %) a pomáhá při analýzách na úrovni druhů. Podobně jako 16S rRNA má gen 18S rRNA devět variabilních oblastí (V1-V9). Předchozí studie testující taxonomické rozlišení genu 18S rRNA na různých taxonomických úrovních (Wu et al. 2015) dospěly k následujícím závěrům: i. sekvence 18S rRNA v plné délce nebo dílčí oblasti (kolem V2, V4 a V9) genu 18S rRNA jsou užitečné pro rozlišení vzorků na úrovni čeledí i řádů; ii. V9 má vyšší rozlišení na úrovni rodů; iii. V4 je oblast s největší délkovou divergencí, která by mohla být kandidátem na marker pro fylogenetické studium Acartia speicies.
Po získání sekvencí 18S rRNA by mohly být použity pro taxonomické rozlišení a analýzu diverzity v eukaryotických společenstvech. Zatímco sekvenování genu 16S rRNA poskytuje pohled na diverzitu bakterií, sekvenování genu 18S rRNA může nabídnout pohled na diverzitu hub. Pomocí sekvenování genů 16S a 18S rRNA lze určit taxonomickou strukturu prokaryotických a eukaryotických mikrobiálních společenstev. To má zásadní význam pro pochopení ekologických nik, které přispívají k rozvoji environmentálních patogenů.
Jaký je rozdíl mezi 18S rRNA a ITS v metagenomické analýze?
ITS (internal transcribed spacer region) se nachází mezi geny 18S a 5,8S rRNA a má vysoký stupeň sekvenční variability. Podobně jako 18S rRNA se ITS často používá v metagenomické analýze. Nicméně 18S rRNA se používá hlavně pro taxonomické studie hub s vysokým rozlišením, zatímco oblast ITS se používá hlavně pro studie diverzity hub jako marker čárového kódu hub. Ve srovnání s 18S je ITS variabilnější, a proto je vhodnější jako genetický marker pro měření vnitrodruhové genetické diverzity.
Obrázek 2. Schéma eukaryotických rRNA genů.
Primery pro 18S rRNA
Existuje mnoho dostupných primerů pro 18S rRNA, jak je uvedeno v tabulce 1. S primery NS1 a NS8 můžeme získat délku větší než 1600 bp (plná délka 18S rRNA je přibližně 1800 bp). Alternativně lze pro návrh primerů použít sekvence 18S rRNA dostupné v databázích, jako je Silva (https://www.arb-silva.de/) a EukRef (http://eukref.org/).
Tabulka 1. Primery pro 18S rRNA (z kalifornské univerzity v Berkeley).
| Název | Sekvence primeru | Tm |
| NS1 | GTAGTCATATGCTTGTCTC | 49 |
| CNS1 | GAGACAAGCATATGACTACTG | 55 |
| NS2 | GGCTGCTGGCACCAGACTTGC | 65 |
| NS3 | GCAAGTCTGGTGCCAGCAGCC | 65 |
| NS4 | CTTCCGTCAATTCCTTTAAG | {62} |
| NS5 | AACTTAAAGGAATTGACGGAAG | 55 |
| NS6 | GCATCACAGACCTGTTATTGCCTC | {72} |
| NS7 | GAGGCAATAACAGGTCTGTGATGC | {72} |
| NS8 | TCCGCAGGTTCACCTACGGA | 59 |
| TW9 | TAAGCCATGCATGTCT | |
| TW10 | GCGGTAATTCCAGCTCC | |
| TW11 | GGAGTGGAGCCTGCGGCT | |
| TW12 | AAGTCGTAACAAGGTTT | 53 |
| CTW12 | AAACCTTGTTACGACTT | 53 |
| NS17 | CATGTCTAAGTTTAAGCAA | 55 |
| NS18 | CTCATTCCAATTACAAGACC | 60 |
| NS19 | CCGGAGAAGGAGCCTGAGAAAC | 74 |
| NS20 | CGTCCCTATTAATCATTACG | 61 |
| NS21-ag | GAATAATAGAATAGGACG | 50 |
| NS21-ls | AATATACGCTATTGGAGCTGG | |
| NS22 | AATTAAGCAGACAAATCACT | 57 |
| NS23 | GACTCAACACGGGAAACTC | 64 |
| NS24 | AAACCTTGTTACGACTTTTA | 58 |
| NS25 | GTGGTAATTAGCTAGCTAATACT | |
| CNS25 | ATGTATTAGCTAGAATTACCAC | |
| NS26 | CTGCCCTATCAACTTTCGA | |
| CNS26 | TCGAAAGTTGATAGGGCAG | |
| VANS1 | GTCTAGTATAATCGTTATACAGG | 57 |
| MB1 | GGAGTATGGTCGCAAGGCTG | |
| CMB1 | CAGCCTTGCGACCATACTCC | |
| MB2 | GTGAGTTTCCCCGTGTGAG | 57 |
| Basid 1 | TTGCTACATGGATAACTGTG | 49 |
| Basid 2 | CTGTTAAGACTACAACGG | |
| Basid 3 | AGAGTGTTCAAAGCAGGC | |
| Basid 4 | CTCACTAAGCCATTCAATCGG | |
| NS1.5R | TCTAGAGCTAATACATGC(T/C)G | 52 |
| NS2.8R | GGCCCTCAAATCTAAGGATT | 53 |
| CNS2.8R | AATTTGCGCGCCTGCCAA | 57 |
| NS3.2R | CGTATATTAAAATTGTTGAC | 45 |
| CNS3.3R | GACTACGAGCTTTTTAACGT | 51 |
| CNS3.5R | TTTCGCAGTAGTTTGTCTTA | 49 |
| NS3.6R | CAAACTACTGCGAAAGCATC | 53 |
| CNS3.6R | AATGAAGTCATCCTTGGCAG | 53 |
CD Genomics je připravena poskytnout spolehlivé služby charakterizace 18S, včetně sekvenování amplikonů 16S/18S/ITS pomocí NGS a sekvenování celé délky 16S/18S/ITS pomocí technologie PacBio SMRT. Pro podrobnější informace kontaktujte naše vědce.
- Kalifornská univerzita v Berkeley (https://nature.berkeley.edu/brunslab/tour/primers.html#18s)
- Buse H Y, Lu J, Lu X, et al. Microbial diversities (16S and 18S rRNA gene pyrosequencing) and environmental pathogens within drinking water biofilms grown on the common premise plumbing materials unplasticized polyvinylchloride and copper. FEMS microbiology ecology, 2014, 88(2): 280-295.
- Wu S, Xiong J, Yu Y. Taxonomické rozlišení na základě genů 18S rRNA: případová studie podtřídy copepoda. PloS one, 2015, 10(6): e0131498.
.