ANALISIS SEKUEN GENOM DAN AKTIVITAS ANTIBAKTERI Pediococcus acidilactici KDAD13

R.M. Bhismo Srenggoro Kuntonugroho, Ir. Jaka Widada, M.P., Ph.D.; M. Saifur Rohman, S.P., M.Si., M.Eng., Ph.D.

2019 | Skripsi | S1 MIKROBIOLOGI PERTANIAN

Bakteri asam laktat (BAL) merupakan bakteri yang tahan terhadap lingkungan asam dan memiliki sifat antimikrobial. Keunggulan tersebut menjadikan BAL kerap dimanfaatkan sebagai probiotik atau bakteri fermentator produk pangan. Salah satu BAL yang menarik untuk diteliti adalah Pediococcus acidilactici karena sifat antimikrobialnya memiliki spektrum yang luas. Studi ini dilakukan untuk melakukan analisis terhadap sekuen genom dari strain KDAD13 dan menguji kemampuan antibakterialnya. Sekuen genom dilakukan dengan Next Generation Sequencing (NGS) menggunakan perangkat dan protokol MiSeq. Sekuen genom KDAD13 dianotasikan menggunakan Rapid Annotation using Subsystem Technology (RAST). Hasil penelitian menunjukkan bahwa genom KDAD13 memiliki panjang 1.949.670 bp, 1842 coding sequence (CDS), 62 RNA dan memiliki GC content sebesar 42%. Sekuan genom KDAD13 memiliki kemiripan yang tinggi dengan sekuen genom lengkap Pediococcus acidilactici ATCC8042. Analisis morfologis dengan SEM menunjukkan bahwa strain KDAD13 berbentuk kokus tetrad, yang merupakan ciri khusus dari genus Pediococcus. Analisis sekuen gen 16S rRNA dan Average Nucelotide Identity (ANI) mengkonfirmasi bahwa KDAD13 merupakan Pediococcus acidilactici. Strain KDAD13 memiliki sifat antibakterial terhadap Bacillus subtilis, Salmonella typhimuriun dan Escherichia coli. Analisis sekuen genom KDAD13 dengan BAGEL4 menunjukkan tidak adanya kluster gen yang menyandi bacteriocin, akan tetapi berdasarkan analisis Antismash 5.0 ditenggarai adanya kluster gen yang menyandi Non-Ribosomal Peptide Synthetase (NRPS). Hasil ini mengindikasikan bahwa kemampuan antibakteri strain KDAD13 bukan karena penghasilan bacteriocin akan tetapi karena senyawa golongan NRPS. Pemahaman sekuens genom dari Pediococcus acidilactici KDAD13 akan membuka potensi yang sangat besar terutama pada bidang pengolahan dan pengawet alami dengan KDAD13.

Lactic acid bacteria (LAB) is a bacterial group which is tolerant to acid environment and harbors antibacterial trait. LAB traits made them very useful as a probiotic or fermentator. One of the most studied LAB nowadays is Pediococcus acidilactici, because of its broad spectrum antimicrobial activity. This study aims to analyze the genome sequence of KDAD13 strain and test its antibacterial activity. Genome sequencing is done from next generation sequencing protocols using MiSeq devices. KDAD13 genome sequence is annotated using Rapid Annotation using Subsystem Technology (RAST). The result shows that KDAD13 genome has features such as 1,949,670 bp long, 1842 coding sequences, 62 RNA, and 42% GC content. Those features matches almost identically with Pediococcus acidilactici ATCC8042 complete genome sequence. Morphological analysis with SEM imaging shows that KDAD13 is a coccus bacteria which form a tetrad, a distinctive trait of Pediococcus genera. Analysis of the 16S rRNA gene sequene and Average Nucleotide Identity (ANI) confirms that KDAD13 is indeed Pediococcus acidilactici. Antibacterial test of KDAD13 strain exhibit a zone of inhibition against Bacillus subtilis, Salmonella typhimurium, and Escherichia coli. Analysis of KDAD13 genome sequence with BAGEL4 indicate that there is no gene cluster which code bacteriocin, but further analysis with AntiSMASH 5.0 resulted in a discovery of Non-Ribosomal Peptide Synthetase (NRPS) coding gene. This result indicate that KDAD13 antibacterial ability does not originate from bacteriocin, it comes from NRPS related substances instead. Further understanding about Pediococcus acidilactici KDAD13 will reveal all its potential specifically on biopreservatives.

Kata Kunci : Sekuen genom, Pediococcus acidilactici, KDAD13, antibakterial, RAST