Pengurutan Shotgun

Dalam ilmu genetika, pengurutan shotgun adalah sebuah metode untuk mengurutkan untai DNA yang acak. Nama metode ini berasal dari analogi hasil tembakan shotgun yang menyebar secara quasi-random.

Metode pengurutan DNA berbasis terminasi-rantai ("Pengurutan Sanger") hanya bisa digunakan untuk untai DNA berukuran pendek sekitar 100 hingga 100 pasangan basa. Dikarenakan limitasi ukuran tadi, sekuens yang lebih panjang akan dibagi menjadi bagian-bagian yang lebih kecil agar bisa diurutkan secara terpisah, lalu hasil pengurutan bagian-bagian kecil tadi akan disatukan untuk mendapatkan sekuens keseluruhan.

Dalam metode shotgun, [1][2] DNA dipecah menjadi banyak segmen kecil secara acak, kemudian diurutkan menggunakan metode terminasi rantai untuk mendapatkan hasil pembacaan. Pembacaan yang tumpang tindih dari DNA target didapatkan dari perlakuan fragmentasi dan pengurutan secara berulang kali. Kemudian, program komputer akan menggunakan berbagai hasil pembacaan yang tumpah untuk menyatukan hasilnya menjadi urutan yang kontinu.[1]

Metode pengurutan shotgun adalah salah satu teknologi pendahulu yang berperan besar dalam menghadirkan pengurutan seluruh genom.

Contoh

Misalnya, perhatikan dua ronde dari metode shotgun berikut:

Untai	Urutan
Asli	AGCATGCTGCAGTCATGCTTAGGCTA
Urutan shotgun ronde pertama	AGCATGCTGCAGTCATGCT------- -------------------TAGGCTA
Urutan shotgun ronde kedua	AGCATG-------------------- ------CTGCAGTCATGCTTAGGCTA
Rekonstruksi	AGCATGCTGCAGTCATGCTTAGGCTA

Dalam contoh yang sangat disederhanakan ini, tak satupun dari kedua pembacaan mengandung keseluruhan sekuens yang asli, tapi keempat pembacaan dapat disatukan menjadi urutan sebenarnya dengan memanfaatkan pembacaan yang tumpang tindih pada ujung-ujung untai. Pada kasus sebenarnya, proses ini menggunakan jumlah informasi yang teramat banyak dengan hasil pembacaan yang penuh ambiguitas serta kesalahan pengurutan. Penyatuan sekuens dari genom yang kompleks juga dipersulit oleh banyaknya urutan yang repetitif, artinya banyak hasil pembacaan pendek bisa berasal dari bagian urutan yang berbeda.

Pembacaan tumpang tinding dalam jumlah banyak harus dilakukan pada tiap segmen dari DNA asli untuk mengatasi keterbatasan tadi. Sebagai contoh, dalam pengerjaan Proyek Genom Manusia, sebagian besar genom manusia diurutkan sebanyak 12X atau lebih; artinya setiap basa di hasil pengurutan akhir rata-rata muncul sebanyak 12X di hasil pembacaan. Namun, metode terkini pun masih gagal mengisolasi atau menyatukan sekitar 1% urutan dari (eukromatin) genom manusia hingga tahun 2004.[3]

Metode pengurutan yang lebih modern

Metode pengurutan shotgun klasik didasarkan pada metode Sanger: teknik paling canggih untuk mengurutkan genom dari tahun 1995-2005. Strategi shotgun masih digunakan hingga kini, tapi dengan menggunakan teknologi pengurutan lain, seperti pengurutan dengan pembacaan pendek dan pengurutan dengan pembacaan panjang.

Lihat juga

• Pengurutan metagenomik klinis
• Teori pengurutan DNA

Referensi

1. Staden, R (1979). "A strategy of DNA sequencing employing computer programs". Nucleic Acids Research. 6 (70): 2601–10. doi:10.1093/nar/6.7.2601. PMC 327874 . PMID 461197. 
2. Anderson, S (1981). "Shotgun DNA sequencing using cloned DNase I-generated fragments". Nucleic Acids Research. 9 (13): 3015–27. doi:10.1093/nar/9.13.3015. PMC 327328 . PMID 6269069. 
3. Human Genome Sequencing Consortium, International (21 October 2004). "Finishing the euchromatic sequence of the human genome". Nature. 431 (7011): 931–945. Bibcode:2004Natur.431..931H. doi:10.1038/nature03001 . PMID 15496913.