Gambaran Umum

Metagenomika adalah studi tentang materi genetik yang diperoleh langsung dari sampel lingkungan atau klinis, tanpa perlu kultivasi laboratorium. Pendekatan ini menangkap seluruh keragaman genetik komunitas mikroba, termasuk bakteri, arkea, virus, dan jamur — yang sebagian besar tidak dapat ditumbuhkan dalam kultur murni. Dengan menyekuensing total DNA yang diekstraksi dari tanah, air laut, usus manusia, atau habitat lainnya, metagenomika menyediakan jendela independen-kultur ke dalam komposisi mikroba, potensi metabolik, dan dinamika komunitas. Bidang ini telah merevolusi mikrobiologi dengan mengungkap tingkat keragaman mikroba yang sebenarnya di Bumi.

Metode

Alur kerja metagenomika terbagi menjadi dua strategi utama. Sekuensing amplikon (misalnya, sekuensing gen 16S rRNA) menargetkan gen penanda yang terkonservasi untuk memprofilkan komposisi taksonomi. Metagenomika shotgun menyekuensing semua DNA dalam sampel, memungkinkan analisis gen fungsional dan studi yang diselesaikan dengan genom. Pipeline bioinformatika melakukan pemotongan kualitas, penghilangan DNA inang, dan klasifikasi taksonomi menggunakan basis data seperti Kraken2, MetaPhlAn, atau Kaiju. Untuk profiling fungsional, bacaan dipetakan ke katalog gen menggunakan alat seperti HUMAnN3. Pendekatan yang lebih canggih merakit bacaan metagenomik menjadi genom rakitan metagenomik (MAG) menggunakan perakit khusus seperti MEGAHIT atau metaSPAdes. Kontig kemudian dikelompokkan berdasarkan komposisi nukleotida dan kelimpahan untuk memulihkan genom yang hampir lengkap.

Aplikasi

Metagenomika telah berdampak besar pada bidang kedokteran, ekologi, dan bioteknologi. Proyek mikrobiom manusia mengungkap hubungan kuat antara komposisi mikroba usus dan penyakit seperti obesitas, penyakit radang usus, dan diabetes. Metagenomika lingkungan menemukan enzim baru untuk bioteknologi industri dan memantau komunitas mikroba dalam water and food microbiology. Dalam pengaturan klinis, metagenomika memungkinkan deteksi patogen yang tidak bias dan pengawasan gen resistensi antimikroba dalam bacterial genetics. Bidang ini terus berkembang seiring kemajuan next-generation sequencing yang membuat sekuensing metagenomik dalam semakin terjangkau.