Ensiklopedia Fungsi Gen Manusia: Sumber Daya Baru dari Gene Ontology Consortium

Gene Ontology Consortium merilis sumber daya terbaru berupa ensiklopedia komprehensif tentang fungsi gen manusia yang mengkode protein.(freepik)

SEBUAH sumber daya baru dari Gene Ontology Consortium, yaitu ensiklopedia komprehensif tentang fungsi yang diketahui dari semua gen manusia yang mengkode protein, telah selesai dikembangkan dan dirilis di situs web baru. Untuk pertama kalinya, para peneliti dari Keck School of Medicine of USC, Swiss Institute of Bioinformatics, dan institusi lainnya menggunakan pemodelan evolusioner berskala besar untuk mengintegrasikan data gen manusia dengan data genetik dari organisme lain. 

Hasilnya adalah sumber daya publik yang dapat dicari, mencantumkan fungsi lebih dari 20.000 gen berdasarkan bukti paling akurat dan lengkap yang tersedia. Sebuah makalah yang menjelaskan sumber daya ini baru saja diterbitkan dalam jurnal Nature.

Basis Pengetahuan Gene Ontology

Gene Ontology, basis pengetahuan yang didanai oleh National Institutes of Health, telah diperluas dan disempurnakan selama lebih dari 25 tahun dan kini menjadi elemen penting dalam penelitian biomedis. Setiap tahunnya, Gene Ontology digunakan dalam lebih dari 30.000 publikasi untuk membantu analisis dan interpretasi data.

Para peneliti biomedis yang melakukan eksperimen omics—studi berskala besar tentang DNA, RNA, protein, dan molekul biologis lainnya—sering kali mengidentifikasi ratusan gen yang menarik untuk diteliti. Sebagai contoh, seorang peneliti mungkin ingin mengetahui gen mana yang aktif atau tidak aktif dalam sel kanker dibandingkan dengan sel sehat. Karena mustahil untuk meninjau ribuan makalah ilmiah tentang fungsi setiap gen, banyak ilmuwan akhirnya mengandalkan Gene Ontology.

"Basis pengetahuan kami memungkinkan ilmuwan untuk beralih dari sekadar daftar gen menjadi pemahaman tentang fungsi biologisnya, termasuk potensi penerapannya dalam pengobatan," kata Paul D. Thomas, PhD, peneliti utama di Gene Ontology Consortium, serta direktur divisi bioinformatika dan profesor di Keck School of Medicine.

Kini, pencapaian terbaru ini menghadirkan sumber daya baru dalam basis pengetahuan yang menggunakan pemodelan evolusi untuk membuat alat ini lebih canggih. Pendekatan ini memungkinkan para peneliti untuk menggabungkan data eksperimental dari gen manusia dengan data dari gen terkait pada organisme model, seperti tikus dan ikan zebra. Dengan demikian, informasi tentang fungsi gen manusia menjadi lebih lengkap, termasuk mengisi celah pengetahuan ilmiah di mana bukti langsung dari studi manusia belum tersedia.

Perspektif Evolusioner

Sumber daya baru ini dikompilasi oleh lebih dari 150 ahli biologi dari berbagai belahan dunia, termasuk dari Keck School of Medicine of USC. Sejak 1998, tim ini telah meninjau lebih dari 175.000 publikasi ilmiah tentang fungsi gen, mencari data dari organisme yang telah banyak diteliti serta setiap gen dalam genom manusia—khususnya lebih dari 20.000 gen pengkode protein yang mengendalikan proses biologis utama.

Setelah meninjau literatur, mereka mengkategorikan setiap gen berdasarkan fungsinya, baik secara individu maupun dalam kombinasi dengan gen lain. Mereka memilih dari katalog yang mencakup lebih dari 40.000 fungsi biologis, termasuk pembelahan sel, pensinyalan sel, respons imun, dan transportasi molekuler. Memahami fungsi spesifik dari kelompok gen dapat membantu peneliti memahami apa yang salah dalam kanker dan penyakit lainnya, serta merancang pendekatan pengobatan yang lebih tepat sasaran.

Sumber daya baru ini, yang dinamakan "PAN-GO functionome", akan digunakan dengan cara yang sama oleh komunitas ilmiah—terutama untuk menganalisis data omics—tetapi dengan hasil yang lebih akurat. Pasalnya, pendekatan terbaru ini menggabungkan semua informasi dalam basis pengetahuan menggunakan pemodelan evolusi skala besar. Model ini melacak sejarah evolusi ribuan gen dan protein terkait, menciptakan gambaran fungsi gen yang lebih lengkap dan akurat.

Dalam banyak kasus, data eksperimen langsung dari gen manusia tidak tersedia, tetapi para ilmuwan telah mempelajari gen terkait pada tikus, tikus percobaan, ikan zebra, lalat buah, ragi, atau bakteri E. coli. Dengan memahami kapan dan bagaimana fungsi tertentu berevolusi—misalnya dalam pemrosesan energi atau pensinyalan sel—para peneliti dapat menggunakan data dari organisme lain untuk memahami fungsi gen manusia.

"Hal ini membantu kami menyimpulkan karakteristik fungsional gen manusia, bahkan ketika tidak ada bukti langsung dari eksperimen pada gen manusia itu sendiri," kata Thomas.

Meningkatkan Basis Pengetahuan di Masa Depan

Ke depan, Gene Ontology Consortium mengajak para peneliti untuk menggunakan PAN-GO functionome dalam analisis mereka. Informasi ini disusun dalam format yang dapat dibaca oleh mesin, memungkinkan ilmuwan untuk menggunakan kecerdasan buatan (AI) dan alat komputasi lainnya untuk mencari serta menganalisis data dengan lebih cepat.

Selain itu, konsorsium ini juga membuka peluang bagi para peneliti untuk berkontribusi. Kini, ilmuwan dapat mengajukan pembaruan tentang fungsi spesifik gen melalui situs web proyek ini. Pendekatan berbasis crowdsourcing dalam mengelola pengetahuan tentang fungsi gen dan mengkategorikannya secara sistematis akan memastikan bahwa sumber daya bersama ini terus berkembang dan mudah diterapkan.

Meskipun merupakan sumber daya paling komprehensif yang tersedia tentang fungsi gen, PAN-GO functionome belum sepenuhnya lengkap. Saat ini, data tersedia untuk 82% gen pengkode protein, tetapi masih ada 18% gen—sekitar 3.600 gen—yang fungsinya belum diketahui karena kurangnya data eksperimen.

"Kini, kita memiliki gambaran nyata tentang bagian mana yang masih kurang informasi, dan di situlah penelitian di masa depan dapat difokuskan," pungkas Thomas. (Science Daily/Z-2)