Mikä on 18S rRNA?
18S ribosomaalinen RNA (18S rRNA) on pienen eukaryoottisen ribosomaalisen alayksikön (40S) osa, ja 40S ja 60S muodostavat eukaryoottiset ribosomit. Eukaryoottisten ribosomien rakenteellisena RNA:na 18S rRNA, joka on prokaryoottien ja mitokondrioiden 16S rRNA:n homologi, on siten yksi kaikkien eukaryoottisten solujen olennaisista komponenteista. 18S rRNA:ta koodaavia 18S rRNA-geenejä käytetään laajalti fylogeneettisessä analyysissä ja ympäristön biologisen monimuotoisuuden seulonnassa.
Kuva 1. Prokaryoottinen 70S-ribosomi ja eukaryoottinen 80S-ribosomi.
18S rRNA merkkiaineena biodiversiteettitutkimuksissa
18S rRNA-geeni on yleinen molekyylimarkkeri biodiversiteettitutkimuksissa, koska se on hyvin konservoitunut lajien sisällä (samankaltaisuudet lähes 100 %) ja auttaa lajitason analyyseissä. Samoin kuin 16S rRNA:ssa, 18S rRNA-geenissä on yhdeksän muuttuvaa aluetta (V1-V9). Aiemmissa tutkimuksissa, joissa testattiin 18S rRNA -geenin taksonomisia resoluutioita eri taksonomisilla tasoilla (Wu ym. 2015), päädyttiin seuraaviin johtopäätöksiin: i. 18S rRNA -geenin 18S rRNA -geenin täydelliset 18S rRNA -sekvenssit tai osittaisalueet (V2:n, V4:n ja V9:n tienoilla) ovat käyttökelpoisia näytteiden erottelussa sekä suvun että järjestyksen tasolla; ii. V9:llä on korkeampi resoluutio suvun tasolla; iii. V4 on pituudeltaan eroavin alue, joka olisi merkkiainekandidaatti Acartia-lajin fylogeneettiseen tutkimukseen.
Kun saimme 18S rRNA-sekvenssejä, niitä voitaisiin käyttää taksonomiseen resoluutioon ja monimuotoisuusanalyysiin eukaryoottisissa yhteisöissä. Kun 16S rRNA-geenin sekvensoinnilla saadaan tietoa bakteerien monimuotoisuudesta, 18S rRNA-geenin sekvensoinnilla voidaan saada tietoa sienten monimuotoisuudesta. Prokaryoottisten ja eukaryoottisten mikrobiyhteisöjen taksonominen rakenne voidaan määrittää 16S- ja 18S rRNA-geenien sekvensoinnin avulla. On ratkaisevan tärkeää ymmärtää ekologisia markkinarakoja, jotka edistävät ympäristöpatogeenien kehittymistä.
Mitä eroa on 18S rRNA:n ja ITS:n välillä metagenomianalyysissä?
ITS (internal transcribed spacer region) sijaitsee 18S- ja 5.8S rRNA -geenien välissä, ja sen sekvenssivaihtelu on suurta. 18S rRNA:n tavoin ITS:ää käytetään usein metagenomianalyysissä. 18S rRNA:ta käytetään kuitenkin pääasiassa sienien korkean resoluution taksonomisissa tutkimuksissa, kun taas ITS-aluetta käytetään pääasiassa sienien monimuotoisuustutkimuksissa sienien viivakoodimerkkinä. Verrattuna 18S:ään ITS on vaihtelevampi ja soveltuu siten paremmin geneettiseksi merkkiaineeksi lajinsisäisen geneettisen monimuotoisuuden mittaamiseen.
Kuva 2. Kaaviokuva eukaryoottien rRNA-geeneistä.
18S rRNA:n alukkeet
Taulukossa 1 on esitetty monia saatavilla olevia 18S rRNA:n alukkeita. Alukkeilla NS1 ja NS8 voidaan saada suurempi pituus kuin 1600 bp (18S rRNA:n täysi pituus on noin 1800 bp). Vaihtoehtoisesti 18S rRNA:n sekvenssejä, jotka ovat saatavilla tietokannoista, kuten Silva (https://www.arb-silva.de/) ja EukRef (http://eukref.org/), voidaan käyttää alukkeiden suunnittelussa.
Taulukko 1. Alukkeet 18S rRNA:lle (Berkeley University of California).
| Nimi | Primer Sequence | Tm |
| NS1 | GTAGTCTCATATGCTTGTCTCTC | 49 |
| CNS1 | GAGACAAGCATATGACTACTG | 55 |
| NS2 | GGCTGCTGGCACCAGACTTGC | 65 |
| NS3 | GCAAGTCTGGTGCCAGCAGCCC | 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 | CCGGAGAAGGAGGAGCCTGAGAAAC | 74 |
| NS20 | CGTCCCTATTAATCATTACATTACG | 61 |
| NS21-ag | GAATAATAGAATAGGACG | 50 |
| NS21-ls | AATATACGCTATTGGAGAGCTGG | |
| NS22 | AATTAAGCAGACACAAATCACT | 57 |
| NS23 | GACTCAACACACGGGAAACTC | 64 |
| NS24 | AAACCTTGTTACGACTTTTA | 58 |
| NS25 | GTGGTAATTCTAGAGAGCTAATACT | |
| CNS25 | ATGTATTAGCTCTAGAAGAATTACCAC | |
| NS26 | CTGCCCTATCAACTTTCGA | |
| CNS26 | TCGAAAGTTGATAGGGCAG | |
| VANS1 | GTCTAGTATAATCGTTATACAGG | 57 |
| MB1 | GGAGTATGGTCGCAAGGCTG | |
| CMB1 | CAGCCTTGCGACCATACTCC | |
| MB2 | GTGAGTTTCCCCGTGTTGTTGAG | 57 |
| Basid 1 | TTGCTACATCATGGATAACTGTG | 49 |
| Basid 2 | CTGTTAAGACTAACTACAACGG | |
| Basid 3 | AGAGAGTGTTCAAAGCAGGC | |
| Basid 4 | CTCACTAAGCCATTCAATCGG | |
| NS1.5R | TCTAGAGCTAATACATCATGC(T/C)G | 52 |
| NS2.8R | GGCCCTCAAATCTAAGGATT | 53 |
| CNS2.8R | AATTTGCGCCCTGCTGCAA | 57 |
| NS3.2R | CGTATATTAAAATTGTTGAC | 45 |
| CNS3.3R | GACTACGAGCTTTTTAACGT | 51 |
| CNS3.5R | TTTCGCAGTAGTTTGTCTTA | 49 |
| NS3.6R | CAAACTACTGCGAAAGCATC | 53 |
| CNS3.6R | AATGAAGTCATCCCCTTGGCAG | 53 |
CD Genomics on valmis tarjoamaan luotettavia 18S-luonnehdintapalveluita, mukaan lukien 16S/18S/ITS-amplikonien sekvensointi NGS-menetelmällä ja 16S/18S/ITS:n täyspitkän sekvensointi PacBio SMRT-teknologialla. Ota yhteyttä tutkijoihimme saadaksesi lisätietoja.
- Berkeley University of California (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. Taksonomiset ratkaisut 18S rRNA-geenien perusteella: tapaustutkimus copepoda-alaluokasta. PloS one, 2015, 10(6): e0131498.