Upload
lethien
View
219
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
ANALISIS FILOGENETIK SUBFAMILI RETROVIRUS ENDOGENOUS
MANUSIA (HERVs) DI DALAM GENOM MANUSIA MENGGUNAKAN
PERISIAN PAUP (PHYLOGENETIC ANALYSIS USING PARSIMONY)
MOHD ZHAFRAN BIN MOHO ZAINULDIN
Pf.~;;<' ..... ~. ":. .... )1 UNIVEAS/TI M ';! . '/~IA SM3A. i
DISERTASI INl DlKEMUKAKAN UNTUK MEMENUHI SEBAHAGIAN
DARIPADA SY ARAT MEMPEROLEHI IJAZAH SARJANA MUDA
SAINS DENGAN KEPUJIAN
PROGRAM BIOTEKNOLOGI
SEKOLAH SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITI MALAYSIA SABAH
November 2007
PUMS99:1 UNIVERSITI MALAYSIA SABAH
BORANG PENGESAHAN STATUS TESIS@ A rvAll s/ r FllOGfflJ ~ T l k su i3 P Affl iLI f!-r: 7 /Z.ovlP-ur t=NpoCrfNOUS'
.rUDUL:I\1ANLJ~/4.(HffLVJ ) j)1 Olf lAffl G-(;i N O ro M ANU SI A-
IV! tC tv GrG-tlN4 U AN PfEfU>fA f'I PAUP
lJAZAH : S AIl..:J4 N I} m L(OI1 ~ I1INS "r:/II GA- IV /'C..{i' P 4JI A.N ,a 10, e h..N () l-o G- I
SAYA l'(I oH O "Z. H ApP-lJi'J mol-tD ZIJ/ N ULDI N SESIPENGAJ[AN:~0 't--2&O Il' (HURUF BESAR) I
mengaku membenarkan tesis (LPSMJSarjana/Doktor Falsafah) ini disimpan di Perpustakaan Universiti Malaysia Sabah dengan syarat-syarat kegunaan seperti berikut:-
1. Tesis adalah hakmilik Universiti Malaysia Sabah. 2. Perpustakaan Universiti Malaysia Sabah dibenarkan membuat salinan untuk tujuan pengajian
sahaja. 3. Perpustakaan dibenarkan membuat salinan tesis ini sebagai bahan pertukaran antara institutsi
pengajian tinggi . 4. Sila tandakan (/)
D SULlT
C2t TERHAD
[ I TIDAK TERHAD
~k~ (TANDATANGAN PENULIS)
Alamat Tetap :~? T /,;?::L(7) " JlltArJ /60 mB,q I lf~~Oo T'1 N 06N5 7Z~G J > ~~fttJ G-t> "P-
Tarikh:--±-: 1.2.. . D7
CATAT AN :- *Potong yang tidak berkenaan .
(Mengandungi maklumat yang berdarjah keselamatan atau Kepentingan Malaysia seperti yang termaktub di dalam AKT A RAHSIA RASMI 1972)
(Mengandungi maklumat TERHAD yang telah ditentukan oleh organisasi/badan di mana penyelidikan dijalankan)
Disahkan Oleh
(fAN 0 A:f:: CLWANI ~
b R · fLO 2-. 1111+ H oJ • It. A In {1o L Nama Penyelia
Tarikh:-1L 12 -.!....Q 7
** Jika tesis ini SULIT atau TERHAD, sila lampirkan surat daripada pihak berkuasa /organisasi berkenaan dengan menyatakan sekal i sebab dan tempoh tesis ini perlu dikelaskan sebagai SULIT dan TERHAD.
@Tesis dimaksudkan sebagai tesis bagi Ijazah Doktor Falsafah dan Sarjana secara penyelidikan atau di sertai bagi pengajian secara kerja kursus dan Laporan Projek Sarjana Muda (LPSM).
ii
PENGAKUAN
Saya akui karya ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali nukilan dan ringkasan yang
setiap satunya telah d'ijelaskan sumbemya.
12 November 2007
MOHD ZHAFRAN BIN MOHD ZAINULOIN
HS2004-2604
DIPERAKUKAN OLEH
I. PENYELlA
( Dr. Roziah Hj. Kambol )
2. PEMERIKSA I
( Dr. JuaJang Azlan Gansau )
3. PEMERlKSA 2
( Dr. Zaleha Abdul Aziz )
4. DEKAN
( Prof. Madya Dr. Shariff A.K. Omang )
iii
Tandatangan
1&KJ¥. .5fk, ~"..,') -~ --------... .
iv
PENGHARGAAN
Bersyukur saya ke hadrat Allah kerana dengan izin dan limpah kurniaNya dapat saya
menyempurnakan projek 1 dan projek 2 ini. Di kesempatan ini saya ingin
mengucapkan ribuan terima kasih kepada semua pihak yang terlibat dalam membantu
saya menyiapkan projek ini. Pertama-tamanya saya ingin mengucapkan ucapan terima
kasih yang tidak terhingga kepada Dr. Roziah Haji Kambol selaku penyelia projek
saya kerana beliau telah memberi banyak bimbingan dan tunjuk ajar kepada saya
untuk menyiapkan projek ini. Tanpa pengalaman dan kepakaran beliau. sudah tentu
saya tidak dapat mencapai objektif kajian saya ini dengan baik. Saya juga ingin
mengucapkan ribuan terima kasih kepada pembantu makmal komputer yang sentiasa
memberikan kerjasama yang rnernuaskan dalarn melicinkan perjalanan projek saya.
Tidak dilupakan ucapan ribuan terima kasih kepada rakan-rakan seperjuangan yang
sentiasa rnemberikan kerjasarna dan dorongan sepanjang saya rnenjalankan projek ini.
Seterusnya, ucapan jutaan terima kasih semestinya buat kedua ibu bapa saya yang
sentiasa mernberikan sokongan dan kepercayaan kepada saya daripada segi material
mahupun spiritual. Akhimya, sekali Jagi saya ingin rnengucapkan ribuan terima kasih
kepada semua pihak yang terlibat sarna ada secara langsung atau pun tidak dalam
menjayakan projek ini. Sernoga kajian saya ini, sedikit sebanyak dapat rnembantu
perkernbangan dalarn kajian bioinformatik.
v
ABSTRAK
Kajian ini memfokuskan kepada analisis filogenetik pada subfamili retrovirus
endogenous manusia (HERVs) menggunakan perisian PAUP 4.0. Analisis ini dapat
dijalankan dengan lebih mudah disebabkan telah sempurnanya projek genom manusia
yang dijalankan di antara tahun 2000 hingga 2003. Maklumat genom manusia ini
boleh diakses pada laman web National Center for Biotechnology Information
(NCBD. Perbandingan di antara jujukan retrovirus endogenous manusia (HERVs)
dilakukan menggunakan peri sian PAUP 4.0. Daripada keputusan yang diperolehi
dalam penyaringan menggunakan duajenis prob iaitu HERV.E dan ERV-9, sebanyak
sembilan elemen telah diperoleh daripada kedua-duanya. Daripada keputusan pokok
filogenetik dengan menggunakan kaedah Neighbour Joining, elemen AF009668
dikumpulkan bersama ERV -9 dengan 84 nilai bootstrap dan perkaitan ini dikatakan
monofiletik. Seterusnya keseluruhan kluster tersebut yang mengandungi elemen
AF009668, AC000064 dan ERV-9 dikaitkan kepada HERV.E dengan 98 nilai
bootstrap. Walaubagaimanapun, lain-lain elemen yang diperolehi daripada
penyaringan dikumpulkan dalam satu kumpulan lain yang terdiri daripada elemen
AC002319, AC005946, Z70280, Z68758, AB000880 dan D86999. Elemen
AC002319 dikumpulkan bersama elemen AC005946 dengan 53 nilai bootstrap dan
perkaitan ini dikatakan monofiletik. Seterusnya elemen Z70280, Z68758, AB000880
dan D86999 membentuk kumpulan parafiletik dengan kumpulan gabungan elemen
AC002319 dan AC005946. Keseluruhan kumpulan parafiletik tersebut dikaitkan
kepada HERV.E dengan 74 nilai bootstrap.
vi
ABSTRACT
This research focuses on analysis of Human Endogenous Retroviruses (HERVs)
subfamilies using PAUP 4.0 software. This analysis is possibly done with a lot easier
because of the completion of human genome project which being carried out between
year 2000 and 2003. The whole genome information of human can be access through
National Center for Biotechnology Information (NCBI) website. Comparation of
Human Endogenous Retroviruses (HERVs) sequence is done using PAUP 4.0
software. From result obtained by screening using two probs which are HERV.E and
ERV -9, nine elements obtained. From phylogenetic tree result with Neighbour Joining
approach, AF009668 element grouped with ERV-9 with 84 bootstrap value and
relationship between those two are said monophyletic. Therefore, the whole cluster
which contained AF009668, AC000064 and ERV-9 elements related to HERV.E with
98 bootstrap value. However, other elements which is obtained from screening is
being grouped in one other group which contained AC002319, AC005946, Z70280,
Z68758, AB000880 and D86999 elements. AC002319 element grouped with
AC005946 element with 53 bootstrap value and relationship between those two are
said monophyletic. On the other hand, Z70280, Z68758, AB000880 and D86999
elements formed paraphyletic group with the combination group of element
AC002319 and AC005946. The whole paraphyletic group related to HERV.E with 74
bootstrap value.
PENGAKUAN
PENGESAHAN
PENGHARGAAN
ABSTRAK
ABSTRACT
SENARAI KANDUNGAN
SENARAI JADUAL
SENARAIRAJAH
KANDUNGAN
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Pengenalan
1.2 Objektif Kajian
BAB2 ULASAN LITERATUR
2.1 Klasifikasi Retrovirus
2.2 Klasifikasi HERVs
2.3 Penyakit berkaitan HER V s
2.4 Bioinfonnatik
2.5 Peri sian PAUP versi 4.0
BAB3 METODOLOGI
3.1 Mendapatkanjujukan HERVs yang bertindak sebagai prob dari
GenBank
3.2 Penyusunan j uj ukan
3.3 Pembinaan pokok filogenetik menggunakan PAUP
3.4 Analisis Bootstrap
3.5 Mencetak gambarajah pokok resolusi tinggi
vii
Muka Surat
II
III
iv
v
vi
vii
IX
X
3
4
8
10
12
12
16
19
22
24
26
BAB4
4.1
4.2
4.3
4.4
4.4
BAB5
5.1
5.2
5.3
5.4
BAB6
6.1
6.2
KEPUTUSAN DAN ANALISIS DATA
Jujukan HERVs yang bertindak sebagai prob
Penyusunanjujukan secara mata kasar
Penyediaan fail 'Nexus'
Pokok filogenetik
Pokok filogenetik bagi analisis bootstrap
PERBINCANGAN
Proses mendapatkan prob HERVs
5.1.1 Analisis penyaringan rangka bacaan terbuka (ORF)
Analisis penyusunanjujukan secara mata kasar
Analisis filogenetik
Analisis jarak genetik
KESIMPULAN DAN CADANGAN
Kesimpulan
Cadangan
RUJUKAN
LAMPIRAN
V III
27
28
30
33
35
37
38
38
40
42
43
44
45
47
SENARAI JADUAL
No.ladual
2.1
3.1
3.2
3.3
Klasiflkasi retrovirus endogenous manusia
Senarai HERVs yang dipilih sebagaijujukan rujukan
Senarai HERVs yang dipilih untuk kajian
Contoh analisis filogenetik untuk mencari pokok tanpa akar secara
betul daripada empat jujukan yang telah disusun dengan kaedah
Maximum Parsimony
ix
Muka Surat
10
16
17
24
x
SENARAI RAJAH
No. Rajah Muka Surat
2.1 Diagram Retrovirus 5
3.1 ORF Finder pada laman web NCBI 18
3.2 Organisasi Genomik Retrovirus 19
4.1 Jujukan rujukan iaitujujukan bagi HERV.E dan ERV-9 27
4.2 Penyusunanjujukan secara mata kasar yang mengandungi 11 jujukan 29
iaitu sembilan jujukan daripada nombor akses yang dipilih dan dua
jujukan rujukan iaitujujukan bagi HERV.E dan ERV-9
4.3 Format fail 'Nexus' 32
4.4 Pokok filogenetik yang mengandungi II taksa iaitu sembilan taksa 34
daripada nombor akses dan du~ taksa rujukan iaitu taksa HERV.E
danERV-9
4.5 Pokok filogenetik yang telah melalui analisis bootstrap yang 36
menunjukkan kategori kluster-kluster yang terkandung di dalam
pokok terse but
BABI
PENDAHULUAN
1.1 Pengenalan
Retrovirus boleh ditemui dalam vertebrata dan wujud dalam dua bentuk iaitu
endogenous dan eksogenous. Retrovirus endogenous dipindahkan ke dalam sel
melalui kromosom seks manakala retrovirus exogenous dipindahkan melalui infeksi
daripada satu sel kepada sel yang lain (Katz and Skalka, 1990). Ciri unik yang
membezakan di antara retrovirus dan virus yang lain adalah retrovirus mengandungi
enzim transkriptase berbalik. Ciri ini menjadikan mekanisme molekular biologi
retrovirus bertentangan dengan prinsip sentral dogma.
Projek Genom Manusia (HGP) telah memberikan sumbangan besar kepada
projek ini kerana genom manusia digunakan untuk menyaring Retrovirus Endogenous
Manusia (HERVs). Projek Genom Manusia telah dimulakan oleh National Center for
Human Genome Research (NCHGR) secara rasmi pada Oktober 1990 dan penjujukan
genom manusia ini telah disempurnakan oleh National Human Genome Research
Institute (NHGRI) pada April 2003. Dianggarkan sebanyak lapan peratus daripada
jujukan genom manusia adalah hampir sarna dengan retrovirus berjangkit (Griffiths et
al., 2001).
-
2
Dalam pada itu, HERVs sendiri mengandungi 5 peratus daripada keseluruhan
genom manusia (Muir et al., 2004). Jujukan genom manusia telah menyediakan
maklumat yang sangat berguna bagi kajian evolusi HERVs dan peranannya dalam
membentuk genom. Isu-isu fungsi biologi bagi HERVs adalah sukar untuk dikesan
pada mulanya. Walaubagaimanapun, jujukan genom manusia boleh dieksploitasi
untuk mengenalpasti lokus-Iokus HERVs yang berkemungkinan mampu
menghasilkan protein atau partikel-partikel virus.
Filogenetik ialah salah satu bidang dalam biologi yang membincangkan
perkaitan ataupun hubungan di antara organisma-organisma. Bidang ini meliputi
bagaimana organisma-organisma dibahagikan ke dalam kelas-kelas tertentu
berdasarkan kepada ciri-ciri ftzikal dan ciri-ciri molekular. Analisis filogenetik
membawa kepada pembinaan pokok filogenetik. Pokok filogenetik dibina berdasarkan
kepada maklumat molekular organisma and ciri-ciri morfologinya. Dengan melihat
dan menganalisis pokok filogenetik, darjah perkaitan antara organisma-organisma
yang tekandung dalam pokok tersebut boleh diketahui. Pokok filogenetik juga boleh
menjadi petunjuk proses evolusi yang berlaku bagi organisma-organisma di dalam
pokok tersebut.
Dalam projek ini, perisian Phylogenetic Analysis Using Parsimony (PAUP)
digunakan bagi membina pokok filogenetik bagi tujuan analisis. PAUP dihasilkan
oleh David L. Swofford di Makmal Molecular Systematics, Museum Support Centre,
Smithsonian Institution, Washington, USA. Dengan menggunakan perisian ini, pokok
filogenetik boleh dibina di luar talian. Selain itu, peri sian ini mampu memberikan
keputusan yang lebih tepat dalam analisis filogenetik HER V s di dalam genom
3
manusia kerana ia dilengkapi dengan nilai bootstrap. Dalam pada itu, perisian PAUP
bukan sahaja mampu menjalankan analisa secara Parsimony, tetapi juga boleh
menjalankan analisa menggunakan kaedah Distance dan Maximum Likelihood yang
dapat membantu melengkapkan lagi anal isis projek ini.
1.2 Objektif
Objektif-objektif kajian projek ini adalah untuk:
1. Mendapatkan jujukan Retrovirus Endogenous Manusia (HERVs) daripada
genom manusia menggunakan pangkalan data projek genom manusia.
2. Menyiasat hubungan antara Retrovirus Endogenous Manusia (HERVs)
menggunakan perisian PAUP (phylogenetic Analysis Using Parsimony).
3. Membina pokok filogenetik menggunakan kaedah Neighbour JOining.
BAB2
ULASAN LITERATUR
2.1 Klasifikasi Retrovirus
Retrovirus ialah partikel betjangkit yang mengandungi genom RNA yang dibungkus
di dalam kapsid protein dan dikelilingi oleh sampul lipid. Sampul lipid ini
mengandungi rantai-rantai polipeptida termasuk reseptor pengikat protein yang
bersambung dengan reseptor membran bagi sel hos untuk memulakan proses
jangkitan. Retrovirus mengandungi RNA sebagai bahan warisan yang menggantikan
fungsi biasa DNA. Selain daripada RNA. partikel retrovirus juga mengandungi enzim
transkriptase berbalik, yang menyebabkan sintesis molekul pelengkap DNA (eDNA)
yang menggunakan RNA virus sebagai acuan.
~~~-Sampullipid Reseptor Pengikat Protein
.\-4rn~-E¥-~"':-iiIf--Transkriptase Berbalik ~b~r--J~"'- RNA Viral
9--Kapsid : Protein Teras
25 ••
Rajah 2.1 Rajah Retrovirus
5
Retrovirus tergolong dalam famiIi retroviridae. Famili retroviridae
mengandungi beberapa RNA virus bersampul. Retrovirus beIjangkit mudah dikesan
kerana kesemua retrovirus mengandungi gen viral sepeTti gag, pol and env dan
terminal panjang berulang di sisi gen viral (Griffith, 2001). Secara tradisional,
retrovirus dikelaskan berdasarkan ciri-ciri morfologi mereka. Terdapat retrovirus jenis
A, jenis B, jenis C dan jenis D. Retrovirus jenis A dikenali sebagai 'partikel
intracisternal'. Retrovirus jenis ini tidak bersampul dan merupakan partikel-partikel
tidak matang yang hanya dapat dilihat di dalam sel. Ciri-ciri ini dipercayai kesan
daripada elemen genetik yang menyerupai retrovirus endogenous.
Retrovirus jenis B ialah retrovirus bersampu1. Retrovirus jenis ini mempunyai
partikel ekstraselular dengan teras yang padat dan asentrik beserta duri-duri bersampuJ
yang tertonjol keluar. Contoh bagi retrovirus jenis B ialah Mouse Mammary Tumor
Virus (MMTV). Retrovirus jenis C menyerupai jenis B tetapi sedikit berbeza dengan
teras di tengah beserta duri-duri yang terdedah. Hampir kesemua retrovirus
6
mammalian dan avian seperti Murine Leukaemia Virus (ML V), Avian Leukosis Virus
(ALV), Human T cell Leukemia Virus (HTLV) dan Human Immunodeficiency Virus
(mY) merupakan retrovirus jenis C. Retrovirus jenis D kebiasannya sedikit lebih
besar sehingga mencapai saiz 120 om dan duri-durinya kurang tertonjol. Mason-Pfizer
Monkey Virus (MPMV) adalah salah satu contoh bagi retrovirus jenis ini.
Walaubagaimanapun, dalam klasifikasi moden, retrovirus dikelaskan
berdasarkan jujukan DNA dan organisasi genom. Mereka meliputi:
a) Alpharetrovirus; perumah utama bagi retrovirus jenis ini ialah ayam dan
burung. Retrovirus jenis ini boleh dibahagikan kepada tiga kumpulan iaitu
Avian Leucosis-sarcoma virus, Rous-sarcoma virus dan Avian myeoblastosis
virus. Ahli prototaip bagi genus ini ialah Avian leucosis virus (AL V), yang
merupakan retrovirus pertama yang diasingkan dan mempunyai organisasi
genom yang ringkas. Pengasingan AL V dikelaskan kepada sepuluh sub
kumpulan berdasarkan pengkhususan sampul. Walaubagaimanapun, Rous
sarcoma virus adalah unik di kalangan alpharetrovirus dalam mempengaruhi
onkogen kepunyaanya di luar gen yang diperlukan untuk replikasi.
b) Betaretrovirus; boleh ditemui dalam tikus. Sebagai contoh, Mouse Mammary
Tumor Virus (MMTV) dan sebagai contoh di dalam primate Mason Pfizer
Monkey Virus (MPMV). MMTV, virus eksogenous dan endogenous bagi tikus,
adakah satu-satunya ahli bagi genus B jenis lama. MMTV mempunyai banyak
ciri-ciri luarbiasa yang menyebabkan ia diklasifikasikan sebagai ahIi prototaip
bagi genus yang berlainan. MPMV atau SRV-3 telah diasingkan daripada
7
rhesus Monkey Mammary Tumour. Betaretrovirus Simian berkaitan dilaporkan
dapat dikesan dalam prim at liar di seluruh dunia.
c) Gammaretrovirus; perumah utama ialah mamalia (FeL V dalam kucing, MuL
V -AKR dalam tikus dan GaL V dalam beruk). Dalam murine, antara contoh
contohnya adalah tropic-B virus, tropic-N virus dan avian. Gammaretrovirus
juga wujud da]am perumah amfibia dan reptilia. Genus ini unik di antara
ketujuh-tujuh genera retrovirus kerana ia mengandungi ahli di dalam lebih dari
satu kelas vertebrata. Kesemua ahli genus ini mempunyai organisasi genom
yang ringkas dan virus yang berfungsi tidak mengkodkan gen aksesori. Ahli
ahli di dalam genus ini pertama kali dicirikan dan diperinci bersama etiologi
leukaemia dan sarcoma dalam tikus.
d) Deltaretrovirus; hanya wujud dalam perumah manusia. Sebagai contoh,
Human T-Lymhotrophic virus jenis I (HTL V -I) dan jenis II (HTL V -II). T-cell
monkey leukemia (STL V) yang ditemui da]am monyet dan Bovine Leukemia
virus yang ditemui dalam lembu. Tiada ahli yang mengandungi onkogen
dilaporkan di dalam genus ini. Genera ini mempunyai organisasi genom yang
kompleks. Ia mengekodkan sekurang-kurangnya dua protein regulator
tindakan-trans iaitu Tat dan Rex sebagai tambahan kepada protein Gag, Pol
andEnv.
e) Epsi/onretrovirus; ditemui di dalam perumah ikan terutamanya ikan Walleye.
Sebagai contoh, Walleye Dermal Sarcoma Virus (WDSV) dan snakeheadfish
(SnRV). Secara relatifuya, genom yang telah dijujukkan bagi genus ini besar
dan kompleks sehingga mencapai 13 kb panjang. Dalam pada itu, virus
Walleye mengandungi satu-satunya produk gen aksesori yang diketahui
8
mengandungi jujukan yang homologi kepada gen selular, mengandungi gen
duplikasi yang menyalin gen iaitu eyelin A homo logs.
f) Spumaretruvirus; boleh ditemui di dalam tisu malignan dalam lembu. Sebagai
contoh, Bovine Spumavirus (BV). Dalam kueing, contohnya seperti Feline
Spumavirus dan untuk primat termasuk Human Spumavirus (HSV).
Spumaretrovirus tennasuk dalam genus virus eksogenous dengan genom yang
kompleks dan tidak mempunyai apa-apa kaitan defmitif dengan penyakit.
Virus jenis ini tersebar luas dalam mamalia. Tiada virus endogenous yang
serupa dengan kumpulan virus ini. Namun, virus yang mempunyai kaitan yang
agak jauh dengan virus ini tersebar luas dalam genom vertebrat. Virus-virus
tersebut meliputi HERV.L mamalia, ERV.L dan elemen-elemen HERV.S,
termasuk contoh-contoh daripada burung, reptilia dan amfibia.
g) Lentivirus; Ditemui dalam primat. Sebagai eontoh, SIV, SAIDS dan AIDS.
Bagi kambing dan biri-biri, contoh-contohnya adalah seperti VisnaIMaedi dan
CaEV. Bagi kuda, contohnya ialah ElA V dan bagi lembu, BlV. Lentivirus
mengekodkan sekurang-kurangnya dua protein regulator tindakan-trans iaitu
Tat dan Rex sebagai tambahan kepada protein Gag, Pol and Env. Jangkitan
bagi virus ini dicirikan sebagai perlahan, merebak dalam diam dengan corak
penyakit kronik dan virus persis yang tidak dapat didefinisikan.
2.2 K1asifikasi HERVs
Lebih daripada 20 famili HERVs telah dikenalpasti sejak sedekad yang lalu. Tristem
dalam kajiannya telah mengelaskan HERVs kepada 22 famili yang diperolehi
daripada pangkalan data genom manusia (Tristem, 2000). Walau bagaimanapun,
9
kajian terbaru telah mengklasifikasikan HERVs kepada tiga kelas utama berdasarkan
perbandingan di antara genera iaitu kelas I, kelas n dan kelas III (Nelson et al., 2003).
Klasifikasi oleh Nelson akan diperjelaskan dalarn perenggan berikut:
a) HERVs kelas I boleh dibahagikan kepada 6 subfarnili yang berkongsi
homologi yang sarna dengan gammaretrovirus. 3 subfarnili daripada kelas ini
adalah homolog kepada Murine Leukemia Virus (MuL V) dan Baboon
Endogenous Retrovirus (BaEV) berdasarkan analisis molekular menggunakan
data molekular dan enzim transkriptase berbalik (RT). Ahli bagi kelas ini
termasuklah HERV-H, HERV-I dan HERV-R (ERV-9).
b) HERVs kelas n adalah homolog kepada virus daripada kumpuJan
betaretrovirus. Sebagai contoh, MMTV dan deltaretrovirus. Kelas ini boleh
dibahagik~ kepada 10 subfarnili. Ahli daripada kelas ini tennasuklah HERV
K dan HERV-K (C4). Kesemua HERVs kelas II mengandungi tRNA lysine
yang menunjukkan faroili ini dipunyai oleh betaretrovirus dan HERVs
deltaretrovirus. HERV-K merupakan virus yang paling aktif secara biologi.
Farnili ini dibahagikan lagi kepada jenis I dan jenis II berdasarkan kewujudan
292 pasangan bes pada sempadan pol-env.
c) HERVs kelas ill homolog kepada spumavirus dan dua jenis HERVs yang
tennasuk dalam kelas ini adalah HERV-L dan HERV-S.
JaduaI2.1: KJasifikasi Retrovirus Endogenous Manosia (HERVs) (Nelson et al. . 2003)
Kelas Contoh famili
Kelas I HERV-H
HERV-F
HERV-W
HERV-P
HERV-R
HERV-T
HERV-IP
HERV-IP
HERV-I
Kelas II HERV-K
Kelasm HERV-L
2.3 Penyakit berkaitan HERVs
10
HERVs kerap dicadangkan sebagai ko-faktor etiologikal dalam penyakit kronik
seperti kanser, autoimmuniti dan penyakit neurologikal. Walaupun telah banYak kajian
dijalankan, banyak perkara yang menjadi semakin kabur dari masa ke masa. Salah
satu kesulitan yang timbul dalam kajian adalah kesukaran mengesan subset yang
kompeten bagi HERVs daripada latar belakang yang sarat dengan elemen-elemen
yang tidak berfungsi. Heterogeneity klinikal bagi kebanyakan penyakit berkaitan
seperti erythematosus, rheumatoid arthritis dan multiple sclerosis juga menjadi antara
11
punca masalah disebabkan HERVs berkernungkinan terlibat dalam subjenis spesifik
bagi penyakit-penyakit tertentu dan subjenis ini mungkin tidak dapat dikesan oleh
kriteria diagnostik semasa.
Kebanyakan bukti yang rnengaitkan HER V s dengan penyakit datang daripada
pengesanan jujukan retroviral ekspres di dalam tisu pesakit menggunakan
degenerately primed peR. Sebagai contoh, HERV.W mula-mula dikenalpasti di
dalam pencarian retrovirus pada pesakit yang rnenghidap multiple sclerosis, dan baru
baru ini HER V s yang sarna dikesan di dalam kedua-dua, cecair serebrurn spinal dan
tisu otak pesakit yang menghidap penyakit otak. Signifikan ekspresi RNA bagi HER V
dalam kajian terse but kekal kabur disebabkan punca bagi penyakit tidak dapat
dibuktikan hanya dengan pengesanan ekspresi virus, khususnya bagi jujukan yang
wujud di semua tern pat seperti HERV. Walaupun ekspresi RNA HERV diketahui
meningkat dalam beberapa penyakit autoimmun dan kanser, sebenarnya berlaku
pengaktifan dalam julat HERVs kelas I dan kelas n dan bukan sahaja ekspresi bagi
provirus tunggal. lni bermaksud fakta bahawa penyakit-penyakit tersebut rnernpunyai
kaitan dengan HER V s masih belum dapat dibuktikan sepenuhnya.
Kesediaan jujukan genom manusia akan membantu pengenalpastian lokus
lokus HERVs yang berkernungkinan besar bertanggungjawab terhadap penyakit
penyakit terse but. Dalam pada itu, kefahaman yang rnendalam tentang asas genetik
penyakit-penyakit ini boleh mernbawa kepada definisi yang lebih tepat berkaitan
subjenis penyakit. Kesannya, berkemungkinan peranan HERVs dalam rnenyebabkan
penyakit-penyakit tertentu dapat dijelaskan dengan baik.
12
2.4 Bioinformatik
Bioinformatik didefinisikan sebagai aplikasi komputer dalam sains biologi. Dalam
maksudnya yang lebih luas, terma ini boleh dianggap sebagai manipulasi teknologi
informasi yang diaplikasikan kepada pengurusan dan analisis data biologi. Bidang ini
memberi implikasi yang besar dan luas bennula dari kebijaksanaan artifisial dan
robotik kepada analisis genom. Dalam konteks inisiatif genom, tenna ini pada asalnya
diaplikasikan kepada manipulasi komputasi dan analisis jujukan data biologi (DNA
danlatau protein).
Dengan berkembangnya bidang bioinfonnatik, pusat pangkalan data telah
diwujudkan. National Center for Biotechnology Information (NCBI) ialah penyedia
pangkalan data utama. Pusat ini ditubuhkan pada tabun 1988 sebagai satu bahagian
daripada National Library of Medicine (NLM), dan terletak di dalam kampus di
National Institute of Health (Nlli) di Bethesda, Maryland. NLM telah dipilih sebagai
hos NCBI disebabkan pengalamannya dalam penyeJenggaraan pangkalan data
biomedikal dan sebagai salah satu bahagian daripada NIH, NLM telah memulakan
kajian dalam biologi komputasi (Atwood and Parry-Smith, 1999). Terdapat banyak
perisian di pasaran untuk menterjemah pangkaJan data yang disediakan oleh NCBI.
Antara contohnya seperti program Phylip, BLAST, Mega, Geneious dan PAUP.
2.5 Perisian PAUP (phylogenetic Analysis Using Parsimony) versi 4.0
PAUP versi 4.0 ialah alat untuk membina pokok filogenetik. Ia boleh menganalisa
jujukan molekular, data morfologi dan lain-lain jenis data menggunakan kaedah
13
Maximum Parsimony, Maximum Likelihood dan Distance. PAUP versi 4.0 telah
dinaik taraf secara major dan merupakan keluaran terbaru bagi pakej peri sian untuk
penyimpulan pokok evolusi, bagi kegunaan dalam Macintosh, Windows, UNIXlVMS,
atau fonnat berasaskan DOS. Pengaruh komputer berkelajuan tinggi dalam anal isis
molekular, morfologikal dan/atau kelakuan data untuk menyimpulkan hubungan
filogenetik telah berkembang baik, menjangkau peranan utamanya dalam biologi
evolusionari, dan sekarang turut meliputi aplikasi dalam bidang seperti biologi
pemuliharaan, ekologi dan kajian forensik.
Kejayaan versi terdahulu perisian PAUP: Phylogenetic Analysis Using
Parsimony telah menjadikan ia antara pakej perisian yang digunakan secara meluas
bagi penyimpulan pokok evousi. Selain itu, manual PAUP terbukti sebagai bimbingan
yang penting, berfungsi sebagai pen genal an komprehensif kepada analisis filogenetik
untuk penyelidik-penyelidik amatur, juga sebagai rujukan penting bagi pakar-pakar
dalam bidang ini. Dengan dilengkapi kaedah Maximum Likelihood dan Distance
dalam PAUP 4.0, versi terbam ini mempersembahkan pembaikan yang sangat
memuaskan berbanding perisian versi terdahulu (Swofford, 2003).
Dalam pada itu, kelajuan bagi algoritma branch-and-bound telah ditingkatkan
dan beberapa ciri bam telah ditambah, daripada persetujuan sub pokok kepada ujian
ujian untuk kebolehgabungan data dan ujian-ujian per mutasi uotuk ketidakrawakan
struktur data. Ciri-ciri ini, bersama pembaikan-pembaikan yang lain, menjadikan
PAUP 4.0 alat yang sangat diperlukan dalam analisis biologi komparatif berbanding
manual dan program edisi terdahulu. PAUP 4.0 dan MacClade 3 menggunakan fonnat
45
RUJUKAN
Attwood, T. K. & Parry-Smith, D. J., 1999. Introduction to bioinformatics. Prentice
Hall, United Kingdom, ms. 1-143.
Baxevanis, A. D. & Ouellette, B. F. F., 2001. Bioinformatics. Willey-Interscience,
USA, ms. 1-470
Mount, D. W., 2001. Bioinformatics. CBS Publishers and distributors, New Delhi,
ms.1-564
Graur, D. & Li W. H., 2000. Fundamentals of Molecular Evolution. Sinauer
Associates, Inc. Publishers, Massachusetts, ms. 1-481
H. Hartwell L., Hood L. Goldberg M.L., Reynolds A.E., Silver L.M., & Veres
R.C., 2004, Genetics; from genes to genome, McGraw-Hill, USA, ms. 192-
415
Tristem, M. 2000. Identification and Characterization of Novel Human
Endogenous Retrovirus Families by Phylogenetic Screening of the Human
Genome Project Database. Journal of Virology 74(8), 3715-3730
Griffith, D. J. 2001. Endogenous retroviruses In human genome sequences.
Genome Biology 2, 1017.1-1017.5.
46
Katz, R. A. and Skalka, A. M. 1990. Generation of Diversity in Retroviruses.
Annual Review of Genetics 24, 404-439
Muir, A., Lever, A. and Moffet, A. 2004. Expression and Functions of Human
Endogenous Retroviruses in the Placenta: An Update. Placenta 00, 1-10
el on, P. N. Carnegie, P. R., Martin, J. , Ejtehadi, H. D., Hooley, P., Roden, D.,
Rowland-Jones, S., Warren , P., Astley, J. and Murray, P. G. 2003.
Demystified Human Endogenous Retrovirus. Molecular Pathology 56, 1 l-
18.
Swofford, D. L. 2003. PAUP*. Phylogenetic Analysis Using Parsimony (*and
Other Methods). Version 4. Sinauer Associates, Sunderland,
Massach usetts.
http: //www.ncbi.nlm .nih.gov/
http ://www2.ebi.ac.uklclustalw/
http: //www.ucmp.berkeley.edu/glossary/glossary_ l.html
http://taxonomy.zoology.gla.ac.uk/rod/treeviw.html