O que é 18S rRNA?
18S ribosomal RNA (18S rRNA) é um componente da pequena subunidade eucariótica (40S), e 40S e 60S constituem os ribossomos eucarióticos. Como um RNA estrutural para ribossomos eucarióticos, 18S rRNA, o homólogo de 16S rRNA em procariotas e mitocôndrias, é assim um dos componentes essenciais de todas as células eucarióticas. 18S rRNA genes que codificam 18S rRNA são amplamente utilizados em análise filogenética e triagem da biodiversidade ambiental.
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Figure 1. Prokaryotic 70S ribossomo e eucariótico 80S ribossomo.
18S rRNA como marcador para estudos de biodiversidade
18S rRNA gene é um marcador molecular comum para estudos de biodiversidade já que é altamente conservado intra-espécie (semelhanças próximas a 100%) e auxilia em análises em nível de espécie. Similar ao 16S rRNA, o gene 18S rRNA tem nove regiões variáveis (V1-V9). Estudos anteriores testaram as resoluções taxonômicas do gene 18S rRNA em diferentes níveis taxonômicos (Wu et al. 2015) chegam às seguintes conclusões: i. seqüências completas de 18S rRNA ou regiões parciais (em torno de V2, V4 e V9) do gene 18S rRNA são úteis para a discriminação das amostras tanto no nível familiar quanto no nível de ordem; ii. V9 tem uma resolução mais alta no nível do gênero; iii. V4 é a região mais divergente em comprimento, que seria um marcador candidato para o estudo filogenético das espécies Acartia.
Após obtermos 18S rRNA seqüências, elas poderiam ser usadas para resoluções taxonômicas e análise de diversidade em comunidades eucarióticas. Enquanto 16S rRNA seqüenciamento de genes fornece uma visão da diversidade bacteriana, 18S rRNA seqüenciamento de genes pode oferecer uma visão da diversidade fúngica. A estrutura taxonômica das comunidades microbianas procarióticas e eucarióticas pode ser determinada através do seqüenciamento do gene rRNA 16S e 18S. É crucial entender os nichos ecológicos que contribuem para o desenvolvimento de patógenos ambientais.
Qual é a diferença entre o rRNA do 18S e o ITS na análise metagenômica?
ITS (região espaçadora interna transcrita) está localizada entre os genes rRNA do 18S e 5,8S e tem um alto grau de variação de seqüência. Similar ao rRNA do 18S, o ITS é freqüentemente usado na análise metagenômica. Entretanto, o rRNA 18S é usado principalmente para estudos taxonômicos de alta resolução de fungos, enquanto a região ITS é usada principalmente para estudos de diversidade fúngica como um marcador de código de barras fúngico. Comparado ao 18S, o ITS é mais variável e, portanto, mais adequado como marcador genético para medir a diversidade genética intra-específica.
Figure 2. Diagrama esquemático dos genes rRNA eucarióticos.
Primers para 18S rRNA
Existem muitos primers disponíveis para 18S rRNA, como mostrado na Tabela 1. Com os primers NS1 e NS8, podemos obter um comprimento maior que 1.600 bp (o comprimento total do rRNA 18S é aproximadamente 1800 bp). Alternativamente, sequências de rRNA 18S disponíveis em bases de dados como Silva (https://www.arb-silva.de/) e EukRef (http://eukref.org/) podem ser usadas para o desenho do primer.
Tabela 1. Primers para rRNA 18S (da Berkeley University of California).
| Nome | Primer Sequence | Tm |
| NS1 | GTAGTCATATGCTTGTCTC | 49 |
| CNS1 | GAGACAAGCATGACTACTG | 55 |
| NS2 | GGCTGCTGCCAGCAGCACTAGC | 65 |
| NS3 | GCAAGTGCCAGCAGCAGCC | 65 |
| NS4 | CTTCCGTCAATTCTTAAG | {62} |
| NS5 | AACTTAAAGGAAGGGAAG | 55 |
| NS6 | GCATCACAGACAGCTGATGATGC | {72} |
| NS7 | GAGGCAATAACAGGTGATGATGC | {72} |
| NS8 | TCCGCAGGTTCACCTACGGA | 59 |
| TW9 | TAAGCCATGCATGTCT | |
| TW10 | GCGGTAATTCCAGCCCC | |
| TW11 | GGAGTGGAGCCTGCGGCT | |
| TW12 | AAGTCGTAACAAGGTTT | 53 |
| CTW12 | AAACCTTTAAGTTAAGCAA | 53 |
| NS17 | CATGTCTAAGTAAGCAA | 55 |
| NS18 | CTCATTCCAATTAAGCAAGACC | 60 |
| NS19 | CCGGAGAAGGAGCCTGAGAAAC | 74 |
| NS20 | CGTCCCTATTAATCATTACG | 61 |
| NS21-ag | GAATAATAGAATAGGACG | 50 |
| NS21-ls | AATATACGCTATTGGGAGCTGG | |
| NS22 | AATTAAGCAGACAAATCACT | 57 |
| NS23 | GACTCAACACACGGGAACTC | 64 |
| NS24 | AAACCTTGTTACGACTTTA | 58 |
| NS25 | CTGCCCTATCAACTTTCGA | |
| CNS26 | TCGAAAGTTGATAGGGCAG | |
| VANS1 | GTCTAGTATAATCGTTATACAGG | 57 |
| MB1 | GGAGTATGGTCGCAAGGCTG | |
| CMB1 | CAGCCTTGCGACCATACTCC | |
| MB2 | GTGAGTTTCCCCGTGTGAG | 57 |
| Base 1 | AGAGTGTTCAAAGCAGGGC | |
| Base 4 | CTCACTAAGCCATTCAATCGG | |
| NS1.5R | TCTAGAGCTAATACATGC(T/C)G | 52 |
| NS2.8R | GGCCCTCAAATCTAAGGATT | 53 |
| CNS2.8R | AATTTGCGCGCGCTGCTGCAA | 57 |
| NS3.2R | CGTATATTAAAATTGTTGAC | 45 |
| CNS3.3R | GACTACTACGAGCTTTAACGT | 51 |
| CNS3.5R | TTTCGCAGTAGTTTTAAGTGTTA | 49 |
| NS3.6R | CAAACTACTGCGAAAGCATC | 53 |
| CNS3.6R | AATGAAGTCATCCTTGGCAG | 53 |
CD A Genomics está pronta para fornecer serviços confiáveis de caracterização de 18S, incluindo o sequenciamento amplicon 16S/18S/ITS pela NGS e o sequenciamento full-length 16S/18S/ITS pela tecnologia PacBio SMRT. Por favor contate nossos cientistas para informações mais detalhadas.
- Berkeley University of California (https://nature.berkeley.edu/brunslab/tour/primers.html#18s)
- Buse H Y, Lu J, Lu X, et al. Diversidades microbianas (16S e 18S rRNA gene pyrosequencing) e patógenos ambientais dentro de biofilmes de água potável cultivados na premissa comum de materiais de canalização policloreto de vinil não plastificado e cobre. FEMS microbiology ecology, 2014, 88(2): 280-295.
- Wu S, Xiong J, Yu Y. Resoluções taxonómicas baseadas em 18S rRNA genes: um estudo de caso da subclasse copepoda. PloS one, 2015, 10(6): e0131498.