Vad är 18S rRNA?
18S ribosomalt RNA (18S rRNA) är en komponent i den lilla eukaryotiska ribosomala underenheten (40S), och 40S och 60S utgör eukaryotiska ribosomer. Som strukturellt RNA för eukaryota ribosomer är 18S rRNA, som är homolog till 16S rRNA hos prokaryoter och mitokondrier, således en av de viktigaste komponenterna i alla eukaryota celler. 18S rRNA-gener som kodar för 18S rRNA används i stor utsträckning vid fylogenetisk analys och screening av biologisk mångfald i miljön.
Figur 1. Prokaryotisk 70S ribosom och eukaryotisk 80S ribosom.
18S rRNA som markör för studier av biologisk mångfald
18S rRNA-genen är en vanlig molekylär markör för studier av biologisk mångfald eftersom den är mycket bevarad inom arter (likheter nära 100 %) och underlättar analyser på artnivå. I likhet med 16S rRNA har 18S rRNA-genen nio variabla regioner (V1-V9). Tidigare studier har testat 18S rRNA-genens taxonomiska upplösningar på olika taxonomiska nivåer (Wu et al. 2015) och kommit fram till följande slutsatser: i. 18S rRNA-genens fullständiga 18S rRNA-sekvenser eller delregioner (runt V2, V4 och V9) är användbara för att särskilja prover på både familje- och ordningsnivå. ii. V9 har en högre upplösning på släktskapsnivå. iii. V4 är den mest divergerande regionen i längd, vilket skulle vara en markeringskandidat för den fylogenetiska studien av Acartia speicies.
När vi väl erhållit 18S rRNA-sekvenser kan de användas för taxonomiska upplösningar och mångfaldsanalyser i eukaryotiska samhällen. Medan 16S rRNA-gensekvensering ger insikt i bakteriell mångfald kan 18S rRNA-gensekvensering ge insikt i svampens mångfald. Taxonomisk struktur i prokaryota och eukaryota mikrobiella samhällen kan bestämmas med hjälp av 16S- och 18S rRNA-gensekvensering. Det är viktigt att förstå de ekologiska nischer som bidrar till utvecklingen av miljöpatogener.
Vad är skillnaden mellan 18S rRNA och ITS i metagenomisk analys?
ITS (internal transcribed spacer region) ligger mellan 18S- och 5,8S rRNA-generna och har en hög grad av sekvensvariation. I likhet med 18S rRNA används ITS ofta i metagenomiska analyser. 18S rRNA används dock främst för taxonomiska studier av svampar med hög upplösning, medan ITS-regionen främst används för studier av svampdiversitet som en streckkodsmarkör för svampar. Jämfört med 18S är ITS mer variabelt och därmed mer lämpligt som genetisk markör för att mäta intraspecifik genetisk mångfald.
Figur 2. Schematisk bild av de eukaryotiska rRNA-generna.
Primers för 18S rRNA
Det finns många tillgängliga primers för 18S rRNA som visas i tabell 1. Med primers NS1 och NS8 kan vi få en större längd än 1600 bp (18S rRNA:s fulla längd är cirka 1800 bp). Alternativt kan 18S rRNA-sekvenser som finns tillgängliga i databaser som Silva (https://www.arb-silva.de/) och EukRef (http://eukref.org/) användas för primerdesign.
Tabell 1. Primer för 18S rRNA (från Berkeley University of California).
| Namn | Primersekvens | Tm |
| NS1 | GTAGTCATATGCTTGTCTCTC | 49 |
| CNS1 | GAGACAAGCATATGACTACTG | 55 |
| NS2 | GGCTGCTGGCACCAGACTTGC | 65 |
| NS3 | GCAAGTCTGGTGCCAGCAGCC | 65 |
| NS4 | CTTCCGTCAATTCCTTTAAG | {62} |
| NS5 | AACTTAAAGGAATTGACGGAAG | 55 |
| NS6 | GCATCACACAGACCTGTTATTGCCTC | {72} |
| NS7 | GAGGCAATAACAGGTCTGTGATGC | {72} |
| NS8 | TCCGCAGGTTCACCACTACGGA | 59 |
| TW9 | TAAGCCATGCATGTCT | |
| TW10 | GCGGTAATTCCAGCTCC | |
| TW11 | GGAGTGGAGAGCCTGCGGCT | |
| TW12 | AAGTCGTAACAAGGTTT | 53 |
| CTW12 | AAACCTTGTTACGACTT | 53 |
| NS17 | CATGTCTAAGTTTAAGCAA | 55 |
| NS18 | CTCATTCCAATTACAAGACC | 60 |
| NS19 | CCGGAGAAGGAGCCTGAGAAAC | 74 |
| NS20 | CGTCCCTATTAATCATTACATTACG | 61 |
| NS21-ag | GAATAATAGAATAGAGGACG | 50 |
| NS21-ls | AATATATACGCTATTGGAGCTGG | |
| NS22 | AATTAAGCAGACAAATCACT | 57 |
| NS23 | GACTCAACACACGGGAAACTC | 64 |
| NS24 | AAACCTTGTTACGACTTTTA | 58 |
| NS25 | GTGGTAGGTAATTCTAGAGCTAATACT | |
| CNS25 | ATGTATTAGCTCTAGAATTACCAC | |
| NS26 | CTGCCCTCTATCAACTTTCGA | |
| CNS26 | TCGAAAGTTGATAGGGCAG | |
| VANS1 | GTCTAGTATAATCGTTATACAGG | 57 |
| MB1 | GGAGTATGGTCGCAAGGCTG | |
| CMB1 | CAGCCTTGCGACCATACTCC | |
| MB2 | GTGAGTTTCCCCGTGTTGAG | 57 |
| Basid 1 | TTGCTACATGGATAACTGTG | 49 |
| Basid 2 | CTGTTAAGAGACTACAACGG | |
| Basid 3 | AGAGAGTGTTCAAAGCAGGC | |
| Basid 4 | CTCACACTAAGCCATTCAATCGG | |
| NS1.5R | TCTAGAGCTAATACATGC(T/C)G | 52 |
| NS2.8R | GGCCCTCAAATCTAAGGATT | 53 |
| CNS2.8R | AATTTGGCGCCTGCTGCTGCAA | 57 |
| NS3.2R | CGTATATTAAAATTGTTGAC | 45 |
| CNS3.3R | GACTACGAGCTTTTTAACGT | 51 |
| CNS3.5R | TTTCGCAGTAGTAGTTTGTCTTA | 49 |
| NS3.6R | CAAACTACTGCGAAAGCATC | 53 |
| CNS3.6R | AATGAAGAGTCATCCTTGGCAG | 53 |
CD Genomics är redo att tillhandahålla tillförlitliga 18S-karaktäriseringstjänster, inklusive 16S/18S/ITS amplikonsekvensering med NGS och 16S/18S/ITS-sekvensering i full längd med PacBio SMRT-teknik. Vänligen kontakta våra forskare för mer detaljerad 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 microbiology ecology, 2014, 88(2): 280-295.
- Wu S, Xiong J, Yu Y. Taxonomiska upplösningar baserade på 18S rRNA-gener: en fallstudie av underklassen copepoda. PloS one, 2015, 10(6): e010131498.