Che cos’è 18S rRNA?
18S RNA ribosomiale (18S rRNA) è un componente della piccola subunità ribosomiale eucariotica (40S), e 40S e 60S costituiscono i ribosomi eucariotici. Come RNA strutturale dei ribosomi eucariotici, il 18S rRNA, omologo del 16S rRNA nei procarioti e nei mitocondri, è quindi uno dei componenti essenziali di tutte le cellule eucariotiche. I geni che codificano per il 18S rRNA sono ampiamente utilizzati nell’analisi filogenetica e nello screening della biodiversità ambientale.
Figura 1. Il ribosoma procariotico 70S e il ribosoma eucariotico 80S.
18S rRNA come marcatore per gli studi sulla biodiversità
Il gene 18S rRNA è un marcatore molecolare comune per gli studi sulla biodiversità poiché è altamente conservato all’interno delle specie (somiglianze vicine al 100%) e aiuta nelle analisi a livello di specie. Simile al 16S rRNA, il gene 18S rRNA ha nove regioni variabili (V1-V9). Studi precedenti hanno testato le risoluzioni tassonomiche del gene 18S rRNA a diversi livelli tassonomici (Wu et al. 2015) giungono alle seguenti conclusioni: i. sequenze 18S rRNA complete o regioni parziali (intorno a V2, V4 e V9) del gene 18S rRNA sono utili per la discriminazione dei campioni sia a livello di famiglia che di ordine; ii. V9 ha una risoluzione maggiore a livello di genere; iii. V4 è la regione più divergente in lunghezza, che sarebbe un candidato marker per lo studio filogenetico di Acartia speicies.
Una volta ottenute le sequenze 18S rRNA, potrebbero essere utilizzate per risoluzioni tassonomiche e analisi della diversità nelle comunità eucariotiche. Mentre il sequenziamento del gene 16S rRNA fornisce informazioni sulla diversità batterica, il sequenziamento del gene 18S rRNA può offrire informazioni sulla diversità fungina. La struttura tassonomica delle comunità microbiche procariotiche ed eucariotiche può essere determinata tramite il sequenziamento del gene 16S e 18S rRNA. È fondamentale per capire le nicchie ecologiche che contribuiscono allo sviluppo dei patogeni ambientali.
Qual è la differenza tra 18S rRNA e ITS nell’analisi metagenomica?
ITS (regione spaziatrice interna trascritta) si trova tra i geni 18S e 5.8S rRNA e ha un alto grado di variazione di sequenza. Simile al 18S rRNA, l’ITS è spesso utilizzato nell’analisi metagenomica. Tuttavia, il 18S rRNA è principalmente utilizzato per studi tassonomici ad alta risoluzione dei funghi, mentre la regione ITS è principalmente utilizzata per studi sulla diversità fungina come marcatore di codici a barre dei funghi. Rispetto a 18S, ITS è più variabile e quindi più adatto come marcatore genetico per misurare la diversità genetica intraspecifica.
Figura 2. Diagramma schematico dei geni rRNA eucariotici.
Primers per 18S rRNA
Ci sono molti primers disponibili per 18S rRNA come mostrato nella tabella 1. Con i primer NS1 e NS8, possiamo ottenere una lunghezza maggiore di 1.600 bp (la lunghezza completa del 18S rRNA è di circa 1800 bp). In alternativa, le sequenze di 18S rRNA disponibili nei database come Silva (https://www.arb-silva.de/) e EukRef (http://eukref.org/) possono essere utilizzate per la progettazione dei primer.
Tabella 1. Primer per 18S rRNA (dall’università di Berkeley in California).
| Nome | Sequenza primer | Tm |
| NS1 | GTAGTCATGCTTGTC | 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 | AAGTCGTAACAAGGTT | 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 | GTGGTAATTCTAGTAGCTAATACT | |
| CNS25 | ATGTATTAGCTCTAGAATTACCAC | |
| NS26 | CTGCCCTATCAACTTTCGA | |
| CNS26 | TCGAAAGTTGATAGGGCAG | |
| VANS1 | GTCTAGTATAATCGTTATACAGG | 57 |
| MB1 | GGAGTATGGTCGCAAGGCTG | |
| CMB1 | CAGCCTTGCGACCATACTCC | |
| MB2 | GTGAGTTTCCGTGTTGAG | 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 | AATTTGCGGCCTGCTGCAA | 57 |
| NS3.2R | CGTATATTAAAATTGTTGAC | 45 |
| CNS3.3R | GACTACGAGCTTTTTAACGT | 51 |
| CNS3.5R | TTCGCAGTAGTTTGTCTTA | 49 |
| NS3.6R | CAAACTACTGCGAAAGCATC | 53 |
| CNS3.6R | AATGAAGTCATCCTTGGCAG | 53 |
CD Genomics è pronta a fornire servizi affidabili di caratterizzazione 18S, tra cui il sequenziamento dell’amplicone 16S/18S/ITS tramite NGS e il sequenziamento 16S/18S/ITS a lunghezza intera tramite tecnologia PacBio SMRT. Si prega di contattare i nostri scienziati per informazioni più dettagliate.
- Berkeley university of California (https://nature.berkeley.edu/brunslab/tour/primers.html#18s)
- Buse H Y, Lu J, Lu X, et al. Diversità microbica (pirosequenziamento del gene 16S e 18S rRNA) e patogeni ambientali all’interno di biofilm di acqua potabile cresciuti sui comuni materiali idraulici in polivinilcloruro unplasticizzato e rame. FEMS microbiologia ecologia, 2014, 88(2): 280-295.
- Wu S, Xiong J, Yu Y. Risoluzioni tassonomiche basate sui geni 18S rRNA: un caso di studio della sottoclasse copepoda. PloS one, 2015, 10(6): e0131498.