Dinamika Pangenomik Streptomyces sp. BTA 1-131 Sebagai Eksplorasi Gen Klaster Biosintetik

Abstract

Streptomyces dikenal sebagai penghasil metabolit sekunder yang melimpah, termasuk antibiotik, antikanker, dan antifungi. Metabolit tersebut disintesis melalui biosynthetic gene cluster (BGC) di dalam genomnya. Banyak BGC pada genus ini bersifat tersamarkan (cryptic), sehingga genome mining menjadi metode utama untuk mengeksplorasi potensi biosintetiknya. Streptomyces sp. BTA 1-131, yang diisolasi dari spons laut Melophlus sarasinorum di Selat Lembeh, Sulawesi Utara, diduga sebagai spesies baru berdasarkan kemiripannya dengan Streptomyces kunmingensis. Meskipun genomnya telah dirakit dalam penelitian sebelumnya, keragaman gen terhadap kerabat terdekat dan potensi BGC-nya belum terungkap. Penelitian ini bertujuan mengungkap keragaman gen dan potensi BGC dari Streptomyces sp. BTA 1-131 melalui pendekatan pangenomik komparatif terhadap sepuluh genom (BTA 1-131 dan sembilan spesies pembanding satu subklade). Gen dikelompokkan ke dalam kategori inti, aksesori, dan unik untuk menentukan sifat keterbukaan pangenom, sedangkan BGC diidentifikasi dan dikelompokkan ke dalam gene cluster family (GCF) berdasarkan kemiripan domain protein, organisasi gen, dan identitas sekuens, mengacu pada basis data referensi tervalidasi. Analisis pangenom menghasilkan puluhan ribu gen dengan proporsi genom inti jauh lebih kecil dibandingkan dengan genom aksesori dan unik, mengonfirmasi sifat pangenom terbuka, dengan kapasitas biosintesis metabolit sekunder yang meningkat secara progresif dari genom inti menuju aksesori dan unik—mengindikasikan kapasitas biosintetik yang sangat spesifik terhadap strain. Streptomyces sp. BTA 1-131 memiliki 27 BGC, urutan kelima terbanyak di antara sepuluh strain, dengan dominasi kuat pada fraksi GCF singleton yang eksklusif per strain, sementara GCF inti hanya berkaitan dengan fungsi adaptasi lingkungan. Temuan terpenting adalah tiga BGC singleton berkepercayaan tinggi yang eksklusif dimiliki BTA 1-131: antimycin A1B (depsipeptida berpotensi insektisida, antijamur, dan antikanker), paenibactin (siderofor katekolat berpotensi antimikroba), dan keywimysin (lassopeptida berstruktur unik dan tahan degradasi enzimatik). Temuan ini menjadi landasan genomik bahwa BTA 1-131, sebagai strain asli perairan Indonesia, menyimpan potensi biosintetik signifikan sebagai kandidat sumber senyawa bioaktif baru, sehingga konfirmasi eksperimental melalui aktivasi klaster gen dan karakterisasi struktural diperlukan untuk memvalidasi temuan ini.