Skripsi

Analisis Bioinformatika Sekuens Gen ABC2 Pengkode Resistensi Flukonazol pada Jamur Candida krusei = Bioinformatics Analysis on Fluconazole ResistanceCoding ABC2 Gene Sequence in Candida krusei.

Latar belakang: Kandidiasis merupakan infeksi yang disebabkan oleh anggota genus jamur Candida, dikaitkan dengan morbiditas serta mortalitas tinggi. Telah terjadi peningkatan jumlah isolat spesies non-albicans (NAC), salah satunya C. krusei. Jamur ini memiliki resistensi alami terhadap flukonazol, dan merespon buruk terhadap terapi antijamur, dengan mortalitas 40–58%. Salah satu mekanisme molekuler terjadinya resistensi adalah penurunan akumulasi obat intraseluler akibat pompa efluks (protein ATP-binding cassette; ABC). Analisis bioinformatika sekuens protein ABC2 C. krusei dapat memberikan pemahaman komprehensif terkait mekanisme molekuler yang terlibat. Metode: Penelitian ini merupakan studi eksperimental observasional untuk mengkarakterisasi sekuens gen dan protein ABC2 Candida krusei. Sekuens didapatkan dari UniProtKB dan GenBank, lalu dianalisis menggunakan BLAST pada genom 18 sampel C. krusei dan spesies Candida lainnya. Analisis filogeni dilakukan menggunakan program MEGA11. Pemodelan struktur 3D didapatkan dari I-TASSER, AlphaFold, dan SWISS-MODEL. Prediksi mutasi berefek dicari menggunakan SNAP2. Hasil: Sekuens ABC2 didapatkan pada seluruh spesimen, utamanya pada kromosom 2, dengan panjang 358 bp. ABC2 memiliki homolog pada C. albicans, C. tropicalis, C. glabrata, dan C. parapsilosis dengan kemiripan konsisten. Analisis filogenetik menunjukkan kekerabatan terdekat dengan protein pada C. glabrata, meski kurang didukung secara statistik. Pemodelan 3D menghasilkan struktur yang tersusun mayoritas oleh alfa-heliks, area pengikatan ligan ADP, dan kemiripan terhadap transporter Saccharomyces cerevisiae. Prediksi varian efek oleh SNAP2 mengidentifikasi residu G16 sebagai area berpotensi berpengaruh signifikan pada fungsi protein. Kesimpulan: Sekuens protein ABC2 C. krusei menunjukkan divergensi genetik dari homolog-homolognya di spesies Candida lain, meski kurang didukung secara statistik; belum dapat ditentukan hubungan kausal antara divergensi dengan peran ABC2 dalam resistensi intrinsik flukonazol C. krusei. Profil mutasi yang diprediksi menunjukkan residu G16 sebagai asam amino dengan potensi efek tertinggi terhadap fungsi protein ABC2; hubungannya dengan resistensi flukonazol belum dapat dijelaskan, sebab residu tidak terletak pada area pengikatan ligan. Dari pemodelan 3D, ditemukan variasi struktur alfa heliks ABC2 jika dibandingkan dengan CDR4 C. albicans.
Kata kunci: Candida krusei, ABC2, bioninformatika, genetika molekuler



Background: Candidiasis is an infection caused by members of the genus Candida, associated with high morbidity and mortality. There has been an increase in the number of non-albicans species (NAC) isolates, among them C. krusei. Having a natural fluconazole resistance, C. krusei responds poorly to antifungal therapy, with 40–58% mortality. One molecular mechanisms of resistance is intracellular drug accumulation reduction due to efflux pumps (ATP-binding cassette protein; ABC). Bioinformatics analysis of C. krusei ABC2 protein sequences could elucidate the mechanisms involved. Methods: This was an observational-experimental study characterizing the gene and protein sequences ofC. krusei ABC2. Sequences obtained from UniProtKB and GenBank were BLAST-searched in the genomes of 18 C. krusei samples and other Candida. Phylogeny analysis was done using MEGA11. 3D models were obtained from ITASSER, AlphaFold, and SWISS-MODEL. Prediction of effected mutation was searched using SNAP2. Results: ABC2 sequences were obtained in all specimens, especially on chromosome 2, spanning 358 bp. ABC2 has homologs in C. albicans, C. tropicalis, C. glabrata, and C. parapsilosis with consistent similarities. Phylogenetic analysis showed closest relationship to a C. glabrata protein, although statistically unsupported. 3D-modelling resulted in a structure composed mostly of alpha-helices, ADP-binding areas, and similarity to a Saccharomyces cerevisiae transporter. Prediction of effect variance by SNAP2 identified G16 residue as a potentially significant area of effect on protein function. Conclusions: ABC2 protein shows genetic divergence from its homologs in other Candida, although not statistically supported; the causal relationship between the divergence and its role of ABC2 in C. krusei resistance to fluconazole is undetermined. Predicted mutation profile showed G16 as the residue with the highest potential effect on protein function; its relationship with fluconazole resistance is inconclusive, as it is not located in the ligand binding site. 3D-modelling shows variations in the alpha-helix of ABC2 when compared to C. albicans CDR4.
Keywords: Candida krusei, ABC2, bioinformatics, molecular genetics