Co to jest 18S rRNA?
18S rybosomalny RNA (18S rRNA) jest składnikiem małej podjednostki rybosomalnej eukariotycznej (40S), a 40S i 60S tworzą rybosomy eukariotyczne. Jako strukturalny RNA dla rybosomów eukariotycznych, 18S rRNA, homolog 16S rRNA u prokariotów i mitochondriów, jest zatem jednym z podstawowych składników wszystkich komórek eukariotycznych. Geny kodujące 18S rRNA są szeroko wykorzystywane w analizie filogenetycznej i badaniach bioróżnorodności środowiska.
Rysunek 1. Prokariotyczny rybosom 70S i eukariotyczny rybosom 80S.
18S rRNA jako marker w badaniach bioróżnorodności
Gen 18S rRNA jest powszechnym markerem molekularnym w badaniach bioróżnorodności, ponieważ jest wysoce konserwowany wewnątrzgatunkowo (podobieństwo bliskie 100%) i pomaga w analizach na poziomie gatunku. Podobnie jak 16S rRNA, gen 18S rRNA posiada dziewięć zmiennych regionów (V1-V9). Wcześniejsze badania testowały rozdzielczość taksonomiczną genu 18S rRNA na różnych poziomach taksonomicznych (Wu et al. 2015), dochodząc do następujących wniosków: i. sekwencje 18S rRNA o pełnej długości lub częściowe regiony (okolice V2, V4 i V9) genu 18S rRNA są przydatne do dyskryminacji próbek zarówno na poziomie rodziny, jak i rzędu; ii. V9 ma wyższą rozdzielczość na poziomie rodzaju; iii. V4 jest najbardziej rozbieżnym regionem pod względem długości, który byłby kandydatem na marker do badań filogenetycznych Acartia speicies.
Po uzyskaniu sekwencji 18S rRNA, mogą one być wykorzystane do rozdzielczości taksonomicznej i analizy różnorodności w społecznościach eukariotycznych. Podczas gdy sekwencjonowanie genów 16S rRNA zapewnia wgląd w różnorodność bakterii, sekwencjonowanie genów 18S rRNA może zapewnić wgląd w różnorodność grzybów. Struktura taksonomiczna prokariotycznych i eukariotycznych społeczności mikrobiologicznych może być określona poprzez sekwencjonowanie genów 16S i 18S rRNA. Jest to kluczowe dla zrozumienia nisz ekologicznych, które przyczyniają się do rozwoju patogenów środowiskowych.
Jaka jest różnica między 18S rRNA i ITS w analizie metagenomicznej?
ITS (internal transcribed spacer region) znajduje się pomiędzy genami 18S i 5.8S rRNA i charakteryzuje się wysokim stopniem zmienności sekwencji. Podobnie jak 18S rRNA, ITS jest często wykorzystywany w analizie metagenomicznej. Jednakże, 18S rRNA jest głównie wykorzystywany do badań taksonomicznych grzybów o wysokiej rozdzielczości, podczas gdy region ITS jest głównie wykorzystywany do badań różnorodności grzybów jako marker kodu paskowego grzybów. W porównaniu z 18S, ITS jest bardziej zmienny, a tym samym bardziej odpowiedni jako marker genetyczny do pomiaru wewnątrzgatunkowej różnorodności genetycznej.
Rysunek 2. Schematyczny schemat eukariotycznych genów rRNA.
Prymery dla 18S rRNA
Istnieje wiele dostępnych primerów dla 18S rRNA, jak pokazano w Tabeli 1. Stosując primery NS1 i NS8, możemy uzyskać większą długość niż 1600 bp (pełna długość 18S rRNA wynosi około 1800 bp). Alternatywnie, do projektowania starterów można wykorzystać sekwencje 18S rRNA dostępne w bazach danych takich jak Silva (https://www.arb-silva.de/) i EukRef (http://eukref.org/).
Tabela 1. Primery dla 18S rRNA (z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley).
| Nazwa | Sekwencja primera | Tm | |
| NS1 | GTAGTCATATGCTTGTCTC | 49 | |
| CNS1 | GTAGTCATGCTGTC> | 49 | |
| CNS1 | GAGACAAGCATATGACTACTG | 55 | |
| NS2 | GGCTGCTGCACCAGACTTGC | 65 | |
| NS3 | GCAAGTCTGGTGCCAGCAGCC | 65 | |
| NS4 | CTCCGTCAATTCCTTTAAG | {62} | |
| NS5 | AACTTAAAGGAATTGACGGAAG | 55 | |
| NS6 | GCATCACAGACCTGTTATTGCCTC | {72} | |
| NS7 | GAGGCAATAACAGGTCTGTGATGC | {72} | |
| NS8 | TCCGCAGGTTCACCTACGGA | 59 | |
| TW9 | TAAGCCATGCATGTCT | ||
| TW10 | GCGGTAATTCCAGCTCC | . | |
| TW11 | GGAGTGGAGCCTGCGGCT | ||
| TW12 | AAGTCGTAAGGTTT | 53 | |
| CTW12 | AAACCTTGTTACGACTT | 53 | |
| NS17 | CATGTCTAAGTTTAAGCAA | 55 | |
| NS18 | CTCATTCCAATTACAAGACC | 60 | |
| NS19 | CCGGAGAAGGAGCCTGAGAAAC | 74 | |
| NS20 | CGTCCCTATTAATCATTACG | 61 | |
| NS21-.ag | GAATAATAGAATAGGACG | 50 | |
| NS21-.ls | AATACGCTATTGGAGCTG | ||
| NS22 | AATTAAGCAGACAAATCACT | 57 | |
| NS23 | NS23 | GACTCAACGGGAAACTC | 64 |
| NS24 | AAACCTTGTTACGACTTTTA | 58 | |
| NS25 | GTGTAATTCTAGAGCTAATACT | ||
| CNS25 | ATGTATTAGCTCTAGAATTACCAC | ||
| NS26 | CTGCCCCCTATCAACTTTCGA | ||
| CNS26 | TCGAAAGTTGATAGGGCAG | ||
| VANS1 | GTCTAGTATAATCGTTATACAGG | 57 | |
| MB1 | GGGAGTATGTCGCAAGGCTG | ||
| CMB1 | |||
| CMB1 | CAGCCTTGCGACCATACTCC | ||
| MB2 | GTGAGTTCCCCGTGTTGAG | 57 | |
| Basid 1 | TTGCTACATGGATAACTGTG | 49 | |
| Basid 2 | CTGTTAAGACTACAACGG | ||
| Basid 3 | AGTGTTCAAAGCAGGC | ||
| Basid 4 | CTCACTAAGCCATTCAATCGG | ||
| NS1.5R | TCTAGAGCTAATACATGC(T/C)G | 52 | |
| NS2.8R | GGCCCTCAAATCTAAGGATT | 53 | |
| CNS2.8R | AATTTGCGCCTGCTGCAA | 57 | |
| NS3.2R | CGTATTAAAATTGTTGAC | 45 | |
| CNS3.3R | GACTACGAGCTTTTTAACGT | 51 | |
| CNS3.5R | TTTCGCAGTAGTTTGTCTTA | 49 | |
| NS3.6R | CAAACTACTGCGAAAGCATC | 53 | |
| CNS3.6R | AATGAAGTCATCCTTGGCAG | 53 |
CD Genomics jest gotowa do świadczenia niezawodnych usług charakteryzacji 18S, w tym sekwencjonowania amplikonów 16S/18S/ITS metodą NGS oraz sekwencjonowania pełnej długości 16S/18S/ITS technologią PacBio SMRT. Please contact our scientists for more detailed information.
- 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 mikrobiologia ekologia, 2014, 88(2): 280-295.
- Wu S, Xiong J, Yu Y. Taxonomic resolutions based on 18S rRNA genes: a case study of subclass copepoda. PloS one, 2015, 10(6): e0131498.
.