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