Wat is 18S rRNA?
18S ribosomaal RNA (18S rRNA) is een onderdeel van de kleine eukaryotische ribosomale subeenheid (40S), en 40S en 60S vormen eukaryotische ribosomen. Als structureel RNA voor eukaryote ribosomen is 18S rRNA, de homoloog van 16S rRNA in prokaryoten en mitochondriën, dus een van de essentiële componenten van alle eukaryote cellen. 18S rRNA-genen die coderen voor 18S rRNA worden op grote schaal gebruikt bij fylogenetische analyse en onderzoek naar biodiversiteit in het milieu.
Figuur 1. Prokaryotisch 70S ribosoom en eukaryotisch 80S ribosoom.
18S rRNA als marker voor biodiversiteitsstudies
18S rRNA-gen is een veelgebruikte moleculaire marker voor biodiversiteitsstudies, aangezien het binnen de soort sterk geconserveerd is (overeenkomsten dicht bij 100%) en helpt bij analyses op soortniveau. Net als het 16S rRNA-gen heeft het 18S rRNA-gen negen variabele regio’s (V1-V9). Eerdere studies die de taxonomische resoluties van 18S rRNA-gen op verschillende taxonomische niveaus testten (Wu et al. 2015) komen tot de volgende conclusies: i. volledige 18S rRNA-sequenties of gedeeltelijke regio’s (rond V2, V4 en V9) van het 18S rRNA-gen zijn nuttig voor de discriminatie van monsters op zowel het familie- als het orderniveau; ii. V9 heeft een hogere resolutie op het genusniveau; iii. V4 is de meest divergerende regio in lengte, die een marker kandidaat voor de fylogenetische studie van Acartia speicies.
Zodra we 18S rRNA sequenties verkregen, konden ze worden gebruikt voor taxonomische resoluties en diversiteit analyse in eukaryotische gemeenschappen. Terwijl 16S rRNA-gensequencing inzicht verschaft in bacteriële diversiteit, kan 18S rRNA-gensequencing inzicht verschaffen in schimmeldiversiteit. De taxonomische structuur van prokaryotische en eukaryotische microbiële gemeenschappen kan worden bepaald via 16S en 18S rRNA-gensequencing. Het is van cruciaal belang om de ecologische niches te begrijpen die bijdragen tot de ontwikkeling van omgevingspathogenen.
Wat is het verschil tussen 18S rRNA en ITS in metagenomische analyse?
ITS (internal transcribed spacer region) bevindt zich tussen de 18S en 5.8S rRNA genen en heeft een hoge graad van sequentievariatie. Net als 18S rRNA wordt ITS vaak gebruikt in metagenomische analyses. 18S rRNA wordt echter hoofdzakelijk gebruikt voor taxonomische studies van schimmels met een hoge resolutie, terwijl de ITS-regio hoofdzakelijk wordt gebruikt voor schimmeldiversiteitsstudies als een schimmelbarcode-marker. In vergelijking met 18S is ITS variabeler en bijgevolg geschikter als genetische merker om de intraspecifieke genetische diversiteit te meten.
Figuur 2. Schematische voorstelling van de eukaryote rRNA-genen.
Primers voor 18S rRNA
Er zijn veel beschikbare primers voor 18S rRNA, zoals weergegeven in tabel 1. Met de primers NS1 en NS8 kan een grotere lengte dan 1600 bp worden verkregen (de volledige lengte van 18S rRNA is ongeveer 1800 bp). Als alternatief kunnen 18S rRNA-sequenties die beschikbaar zijn in databases zoals Silva (https://www.arb-silva.de/) en EukRef (http://eukref.org/) worden gebruikt voor het ontwerpen van primers.
Tabel 1. Primers voor 18S rRNA (van de universiteit van Berkeley, Californië).
| Naam | Primer Sequence | Tm |
| NS1 | GTAGTCATGCTTGTCTC | 49 |
| CNS1 | GAGACAAGCATATGACTACTG | 55 |
| NS2 | GGCTGCTGGCACCAGACTTGC | 65 |
| NS3 | GCAAGTCTGGTGCCAGCAGCC | 65 |
| NS4 | CTTCCGTCAATTCCTTTAAG | {62} |
| NS5 | AACTTAAAGGAATTGACGGAAG | 55 |
| NS6 | GCATCACAGACCTTTATTGCCTC | {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 | CCGGAGAGGAGCCTGAGAAAC | |
| NS20 | CGTCCCTATTAATCATTACG | 61 |
| NS21-ag | GAATAATAGAATAGGACG | 50 |
| NS21-ls | AATATACGCTATTGGAGCTGG | |
| NS22 | AATTAAGCAGACAAATCACT | 57 |
| NS23 | GACTCAACACGGGAAACTC | 64 |
| NS24 | AAACCTTGTTACGACTTTTA | 58 |
| NS25 | GTGGTAATTAGAGCTAATACT | |
| CNS25 | ATGTATTAGCTAGAATTACCAC | |
| NS26 | CTGCCCTATCAACTTTCGA | |
| CNS26 | TCGAAAGTTGATAGGGCAG | |
| VANS1 | GTCTAGTATAATCGTTATACAGG | 57 |
| MB1 | GGAGTATGGTCGCAAGGCTG | |
| CMB1 | CAGCCTTGCACCATACTCC | |
| MB2 | GTGAGTTTCCCCGTGTTGAG | 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 | AATTTGCGCCTGCTGCAA | 57 |
| NS3.2R | CGTATATTAAAATTGTTGAC | 45 |
| CNS3.2R | CGTATATTAAAATTGTTGAC | |
| CNS3.3R | GACTACGAGCTTTTTAACGT | 51 |
| CNS3.5R | TTTCGCAGTAGTTTGTCTTA | 49 |
| NS3.6R | CAAACTACTGCGAAAGCATC | 53 |
| CNS3.6R | AATGAAGTCATCCTTGGCAG | 53 |
CD Genomics staat klaar om betrouwbare 18S-karakteriseringsdiensten te leveren, waaronder 16S/18S/ITS-amplicon-sequencing door NGS en full-length 16S/18S/ITS-sequencing door PacBio SMRT-technologie. Neem contact op met onze wetenschappers voor meer gedetailleerde informatie.
- Berkeley universiteit van Californië (https://nature.berkeley.edu/brunslab/tour/primers.html#18s)
- Buse H Y, Lu J, Lu X, et al. Microbiële diversiteiten (16S en 18S rRNA gen pyrosequencing) en milieupathogenen binnen drinkwater biofilms gegroeid op de gemeenschappelijke premisse loodgietersmaterialen ongeplastificeerd polyvinylchloride en koper. FEMS microbiologie ecologie, 2014, 88(2): 280-295.
- Wu S, Xiong J, Yu Y. Taxonomische resoluties op basis van 18S rRNA genen: een case studie van de subklasse copepoda. PloS one, 2015, 10(6): e0131498.