Biosintesis antibiotik
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

Like this? Share it with your network

Share

Biosintesis antibiotik

on

  • 14,303 views

 

Statistics

Views

Total Views
14,303
Views on SlideShare
14,303
Embed Views
0

Actions

Likes
5
Downloads
381
Comments
2

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Microsoft Word

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

Biosintesis antibiotik Document Transcript

  • 1. DAFTAR PUSTAKADAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................. iDAFTAR GAMBAR ............................................................................................................. iiDAFTAR TABEL ................................................................................................................ iiiBAB I PENDAHULUAN ..................................................................................................... 1BAB II ANTIBIOTIK ........................................................................................................... 2 2.1 Definisi Antibiotik .................................................................................................. 2 2.2 Sejarah Penemuan Antibiotik ................................................................................. 2 2.3 Jenis dan Klasifikasi Antibiotik .............................................................................. 4 2.4 Mekanisme Aksi Antibiotik .................................................................................. 10BAB III BIOSINTESIS ANTIBIOTIK ............................................................................... 12 3.1 Reaksi-Reaksi Penting dalam Biosintesis Antibiotik ........................................... 12 3.2 Teknik Identifikasi Biosintesis ............................................................................. 14 3.3 Biosintesis Beberapa Jenis Antibiotik .................................................................. 17 3.3.1 -laktam ......................................................................................................... 18 3.3.2 Aminoglikosida ............................................................................................. 21 3.3.3 Makrolida ...................................................................................................... 23 3.3.4 Tetrasiklin ...................................................................................................... 25DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................................... 27 i
  • 2. DAFTAR GAMBARGambar 2.1. Struktur molekul beberapa jenis antibiotik -laktam ...................................... 7Gambar 2.2. Struktur molekul a.kanamisin (kiri); b.eritromisin (kanan) ............................ 7Gambar 2.3. Struktur molekul tetrasiklin ............................................................................ 8Gambar 2.4. Struktur molekul Pristinamisin IIA dan Pristinamisin IA................................. 9Gambar 2.5. Struktur molekul daptomisin ........................................................................... 9Gambar 2.6. Berbagai target dari mekanisme aksi antibiotik ............................................ 10Gambar 2.7. Perbedaan mekanisme aksi antibiotik pada bakteri gram positif dan negatif 11Gambar 3.1. Pergeseran NIH ............................................................................................. 13Gambar 3.2. Kiri: Struktur 6-APA (atas) dan 7-ACA (bawah); Kanan: Struktur (A) penisilin dan (B) sefalosporin ...................................................................... 18Gambar 3.3. Pembentukan isopenisilin N dari tripeptida .................................................. 19Gambar 3.4. Lintasan biosintesis Penisilin G dan Sefalosporin C dari isopenisilin N ...... 20Gambar 3.5. Lintasan biosintesis sefamisin C dari deasetilsefalosporin C ....................... 21Gambar 3.6. Lintasan biosintesis streptomisin .................................................................. 22Gambar 3.7. Lintasan biosintesis ribostamisin .................................................................. 23Gambar 3.8. Lintasan biosintesis erithromisin dari 6-deoksierithronolida ........................ 24Gambar 3.9. Pembentukan cincin makrolida rapamisin .................................................... 25Gambar 3.10. Biosintesis tetrasiklin dari 4-hidroksi-6-metilpretetramida ........................ 26
  • 3. DAFTAR TABELTabel 2.1. Sejarah pengenalan kelas-kelas baru antibiotik ................................................... 3Tabel 2.2. Senyawa antibiotik, mikroorganisme penghasil, dan aktivitas biologisnya ........ 4Tabel 2.3. Beberapa subkelas dan senyawa antibiotik -laktam .......................................... 6
  • 4. BAB I PENDAHULUANMetabolisme merupakan peristiwa yang sangat penting dalam suatu bentuk kehidupan.Pembentukan molekul-molekul dan energi yang dihasilkan selama metabolisme akanmenunjang pertumbuhan sehingga organisme tersebut tetap hidup. Selain itu, metabolismejuga menjaga agar organisme dapat mempertahankan strukturnya, dapat bereproduksi, danberadaptasi dengan perubahan kondisi sekitar. Metabolisme juga menjadi penentuterjadinya siklus unsur-unsur penting di alam dengan adanya peristiwa degradasi maupunsintesis sehingga dapat dikatakan bahwa organisme yang satu dapat menunjangkeberlangsungan hidup organisme lainnya. Pengetahuan tentang metabolisme telah mengantarkan kita kepada tingkatpemahaman mendalam hingga proses-proses yang berkaitan. Suatu jaring-jaring yangkompleks dari reaksi-reaksi oleh enzim-enzim dapat dibentuk dan dipelajari di masasekarang. Mulai dari pengikatan CO2 untuk fotosintesis, penguraian glukosa untukmenghasilkan energi, hingga pembentukan makromolekul seperti protein, asam nukleat,dan karbohidrat. Jaring-jaring yang rumit dan vital tersebut merupakan rangkaian dariproses yang disebut metabolisme primer. Sedangkan metabolisme sekunder dapatdinyatakan sebagai percabangan proses metabolisme primer untuk menghasilkan senyawayang disebut sebagai metabolit sekunder. Metabolit sekunder dibentuk dari lintasan yang khusus dari metabolit primer,mempunyai sebaran yang terbatas, tetapi memiliki keragaman struktur kimia yang tinggi.Pembentukannya oleh enzim tertentu yang dikodekan oleh material genetik spesifikmenunjukkan bahwa metabolit sekunder merupakan karakteristik untuk spesies atau genustertentu. Metabolit sekunder tidak bersifat esensial bagi sel yang menghasilkannya, akantetapi penting bagi organisme secara keseluruhan. Antibiotik merupakan salah satu produk metabolit sekunder yang bernilai tinggi.Penggunaannya yang cukup penting dalam bidang medikal mendorong sintesisnya dalamskala industri menjadi prospek yang cukup menjanjikan. Untuk mensintesisnya dalamindustri diperlukan pengetahuan terlebih dahulu tentang metabolisme di dalam organismepenghasilnya. Barulah setelah memahami proses biosintesisnya, dapat dilakukanmodifikasi untuk menghasilkannya secara skala besar. 1
  • 5. BAB II ANTIBIOTIK2.1 Definisi AntibiotikKata antibiotik berasal dari bahasa Yunani, anti yang berarti “melawan” dan bios yangberarti “hidup”. Menurut Waksman (1947), antibiotik merupakan zat yang dihasilkan olehmikroorganisme tertentu untuk menginhibisi pertumbuhan bahkan membunuhmikroorganisme lain di dalam larutan. Dengan kata lain, antibiotik adalah agenantimikroba yang dihasilkan secara mikrobial. Oleh karena itu, antibiotik sering disebutjuga produk antimikrobial alami. Mikroorganisme yang menghasilkan antibiotik untukmembunuh mikroorganisme lain di sekitarnya memperoleh keuntungan dalam halmendapatkan sumber makanan di lingkungan alami. Antibiotik merupakan produk metabolit sekunder, yang dihasilkan umumnya padasaat laju pertumbuhan rendah atau setelah pertumbuhan berhenti, tidak esensial untukpertumbuhan mikroorganisme penghasilnya di dalam kultur murni, dan memiliki strukturyang tidak umum dijumpai dalam produk metabolit primer. Salah satu hal menarik untukdiperhatikan adalah bahwa metabolit sekunder dibiosintesis terutama dari banyakmetabolit-metabolit primer: asam amino, asetil koenzim A, asam mevalonat, dan zat antaralainnya. Dewasa ini istilah “antibiotik” tidak hanya ditujukan kepada zat yang dihasilkanoleh mikroorganisme, tetapi juga zat sintetik yang dihasilkan di laboratorium atau industriyang memiliki sifat antimikroba. Antibiotik semisintetik merujuk pada antibiotik alamiyang telah dimodifikasi dalam laboratorium untuk meningkatkan kekuatan antimikrobanya.2.2 Sejarah Penemuan AntibiotikBukti keberhasilan penggunaan kemoterapi yang paling awal berasal dari Peru kuno, dimana bangsa Indian menggunakan kulit kayu pohon kina untuk mengobati malaria.Penemuaan p-rosanilin yang memiliki efek antitripanosomal dan arsfenamin yang efektifmelawan sifilis, oleh Paul Ehrlich di Jerman mengawali masa kemoterapi modern. Ehrlichkemudian mengemukakan postulatnya yang menyatakan bahwa ada senyawa kimia yangbersifat racun/toksik selektif terhadap parasit tetapi tidak berbahaya bagi manusia. Ide inikemudian dinamakan konsep “magic bullet” atau peluru ajaib.
  • 6. Pada tahun 1929, Fleming mengamati bahwa pertumbuhan sejenis fungi, yangkemudian diidentifikasi sebagai Penicillium notatum, pada cawan yang ditanamistaphylococci mencegah pertumbuhan bakteri tersebut. Pada media cair, fungi inimenghasilkan senyawa, yang kemudian dinamakan penisilin, yang dapat menghambatbakteri kokus dan bakteri kelompok difteri, tetapi tidak untuk bakteri batang gram negatif.Fleming sendiri tidak mengemukakan lebih jauh tentang penggunaan substansi yangdiperolehnya sebagai zat antibakterial. Penemuan ini tidak mendapat perhatian yang lebihjauh hingga pada tahun 1939, Florey dan Chain kembali mengisolasi penisilin.Demonstrasi yang mereka lakukan membuktikan kemampuan penisilin untuk melawanberbagai jenis bakteri gram positif dan bakteri tertentu lainnya yang terdapat dalam tubuhanimalia. Penemuan ini mendapat perhatian dunia pada saat itu, dan secara besar-besarandiproduksi untuk mengatasi kebutuhan obat infeksi akibat luka dari Perang Dunia II. Pada tahun 1944, Waksman mengisolasi streptomisin dan sesudah itu menemukanagen seperti kloramfenikol, tetrasiklin, dan eritromisin dalam sampel tanah. Sejak tahun1960-an, pengembangan proses fermentasi dan kemajuan kimia farmasi memungkinkansintesis berbagai agen kemoterapi baru dengan modifikasi molekular senyawa yang sudahada. Progres pengembangan agen antibakterial cukup cepat, akan tetapi pengembanganagen antifungal dan antivirus yang efektif dan nontoksik berlangsung lambat. AmfoterisinB, yang diisolasi tahun 1950-an, masih menjadi agen antifungal yang efektif, meskipunagen yang lebih baru seperti fluconazole telah digunakan secara luas. Analog nukleosidaseperti acyclovir terbukti efektif sebagai agen antivirus. Tabel 2.1. Sejarah pengenalan kelas-kelas baru antibiotik Tahun Pengenalan Kelas Antibiotik 1935 Sulfonamida 1941 Penisilin 1944 Aminoglikosida 1945 Sefalosporin 1949 Kloramfenikol 1950 Tetrasiklin 1952 Makrolida/lincosamides 1956 Glikopeptida 1957 Rifamisin 1959 Nitroimidazola 1962 Quinolona 1968 Trimethoprim 2000 Oksazolidinon 2003 Lipopeptida
  • 7. 2.3 Jenis dan Klasifikasi AntibiotikBerbagai jenis antibiotik telah dikenal sejak dikemukakannya konsep aktivitas antibiotikitu sendiri. Tabel 2.1 menyajikan sejarah perkembangan dan pengenalan kelas-kelas baruantibiotik (Conly J., 2005). Perkembangan antibiotik bisa dikatakan semakin melambat.Hal ini disebabkan karena penemuan hingga pengenalan kepada publik jenis antibiotikbaru memerlukan waktu yang lama, prosedur yang lebih ketat, dan yang terpenting dapatmemberikan manfaat bagi manusia di bidang farmasi. Jenis-jenis senyawa antibiotik yangterkenal dan bermanfaat bagi manusia beserta mikroorganisme penghasilnya dapat dilihatpada Tabel 2.2. Tabel 2.2. Senyawa antibiotik, mikroorganisme penghasil, dan aktivitas biologisnya Senyawa Mikroorganisme Aktivitas Biologis Bakteri gram positif, konsentrasi tinggi Aktinomisin S. antibioticus untuk gram negatif, racun bagi animalia Apergillin A. niger Gram positif dan negatif, nontoksik Basitrasin B. subtilis Bakteri gram positif Klorelin Chlorella sp. Bakteri gram positif dan negatif Aktif melawan fungi dan bakteri lebih Eumisin B. subtilis tinggi Fumigasin A. fumigatus Bakteri gram positif, toksisitas terbatas Trichoderma, Berbagai jenis bakteri fan fungi, toksik Gliotoksin Gliocladium, A. bagi animalia fumigatus Gramisidin B. brevis Litik bagi bakteri gram positif P. puberculum, P. Asam penisilat Bakteri gram positif dan gram negatif cyclopium P. notatum, P. Bakteri gram positif, aktif in vivo, Penisilin chrysogenum toksisitas rendah Proaktinomisin N. gardneri Bakteri gram positif, toksik Piosianin Ps. aeruginosa Bakteri gram positif, toksisitas terbatas Aktif melawan B. mycoides dan lebih aktif Streptomisin S. griseus lagi melawan Ps. aeruginosa, beberapa bakteri gram negatif, toksisitas rendah. Sefalosporin A. chrysogenum Bakteri gram positif dan gram negatif Tirosidin B. brevis Litik untuk gram positif dan gram negatif Viridin T. viridis Sangat fungistatik Senyawa antibiotik dapat dikelompokkan berdasarkan kelarutannya, basis bahankimia alami, basis struktur kimia, maupun toksisitasnya terhadap animalia. Berdasarkankelarutannya, senyawa antibiotik dapat dibagi atas:
  • 8. 1. Grup A. Larut dalam air dengan reaksi beebeda-beda, dan tidak larut dalam eter. Senyawa ini biasanya berbasis protein, basa organik, atau senyawa pengadsorpsi pada molekul protein. Contohnya: aktinomisetin, streptomisin, penatin, dan piosianin.2. Grup B. Larut dalam eter dan dalam air dengan reaksi tertentu. Contoh: penisislin, flavisin, sitrinin, asam penisilat, proaktinomisin.3. Grup C. Tidak larut dalam air dan eter, meliputi gramisidin, tirosidin, subtilin, dan simplesin.4. Grup D. Larut dalam eter dan tidak larut dalam air. Contoh: fumigasin, fumigatin, gliotoksin, actinomisin, piosianase, dan lain-lain. Berdasarkan basis bahan kimia alami penyusunnya, senyawa antibiotik dapatdibagi atas:1. Lipoid dan berbagai ekstrak mikrobial yang diperoleh dengan pelarut organik, seperti pyocyanase, asam piolipik, dan lain-lain.2. Pigmen, yaitu piosianin, hemipiosianin, prodigiosin, fumigatin, klororafin, toksoflavin, aktinomisin, litmosidin, dan lain-lain.3. Polipeptida, terdiri dari tirotrisin, gramisidin, tirosidin, kolisin, subtilin, basilin, dan aktinomisetin.4. Senyawa mengandung sulfur, yakni berbagai jenis penisilin, gliotoksin, dan chaetomin.5. Kuinon dan keton, yaitu sitrinin, spinulosin, klavasin, dan asam penisilat.6. Basa organik, meliputi streptomisin, streptotrisin, dan proaktinomisin. Antibiotik yang diklasifikasikan berdasarkan struktur kimianya yaitu sebagaiberikut:1. Senyawa mengandung C, H, dan O saja Contoh: klavasin (C7H6O4), fumigatin (C8H8O4), asam penisilat (C8H10O4), sitrinin (C13H14O5), fumigasin (C32H44O8), dan lain-lain.2. Senyawa mengandung C, H, O, dan N Contoh: iodinin (C12H20O4N2), streptomisin (C21H37-39O12N2), aktinomisin (C41H56O11N8), gramisidin, tirosidin, dan lain-lain.3. Senyawa mengandung C, H, O, N, dan S Contoh: penisilin (C9H11O4SN2.R), gliotoksin (C13H14O4N2S2)4. Senyawa lainnya yang belum teridentifikasi secara penuh. Contoh: ustin (C19H15O5Cl3) Berdasarkan toksisitasnya terhadap animalia, senyawa antibiotik dapatdigolongkan menjadi:
  • 9. 1. Senyawa nontoksik atau sedikit toksik, meliputi penisilin, streptomisin, flavisin, poliporin, dan aktinomisetin.2. Senyawa dengan toksisitas terbatas, termasuk gramisidin, tirosidin, sitrinin, streptotrisin, dan fumigasin.3. Senyawa toksisitas tinggi, seperti aktinomisin, gliotoksin, asam aspergilat, dan klavasin. Pengelompokan yang lebih modern untuk senyawa antibiotik umumnya dilihatdari gugus penting di dalamnya yang terlibat dalam aktivitas antimikrobial maupun yangmenjadi ciri khas dari struktur molekulnya. Beberapa kelompok antibiotik tersebut yaitu:1. Antibiotik -laktam Ciri khas dari antibiotik golongan ini adalah memiliki gugus -laktam. Gugus -laktam merupakan sebuah cincin dengan 2 atom C, 1 gugus karbonil, dan 1 atom N. Jenis antibiotik ini merupakan yang paling terkenal dan penggunaan paling luas dalam dunia kesehatan (lebih dari 50% total penggunaan dan produksi dunia). Beberapa antibiotik yang termasuk golongan ini dapat dilihat pada Tabel 2.3, sedangkan struktur molekulnya dapat dilihat pada Gambar 2.1. Tabel 2.3. Beberapa subkelas dan senyawa antibiotik b-laktam Senyawa Mikroorganisme Penghasil Subkelas Antibiotik Fungi Bakteri G+ Bakteri G- Penicillium, Penams Penisilin G - - Aspergillus Sefalosporin C Cephalosporium - - Cephems Sterptomyces, Sefamisin C - - Nocardia Streptomyces Serratia, Carbapenems Thienamisin - cattleya Erwinia Monobaktams Aztreonam - Nocardia Pseudomonas Asam klavulanat - Streptomyces - Clavams Klavamisin - Streptomyces -
  • 10. Gambar 2.1. Struktur molekul beberapa jenis antibiotik -laktam (sumber: faculty.ccbcmd.edu)2. Aminoglikosida Kelompok ini merupakan antibiotik yang mengandung amino gula yang dihubungkan dengan ikatan glikosidik, sehingga dinamakan aminoglikosida. Beberapa jenis antibiotik yang tergolong aminoglikosida yaitu streptomisin (dihasilkan oleh Streptomyces griseus), kanamisin (Gambar 2.2a), neomisin, gentamisin, tobramisin, netilmisin, spektinomisin, dan amikasin. Streptomisin merupakan antibiotik pertama yang efektif dalam pengobatan tuberculosis. Antibiotik aminoglikosida tidak digunakan secara luas, di mana hanya mencakup 3% dari total semua antibiotik dihasilkan dan digunakan di dunia. Gambar 2.2. Struktur molekul a.kanamisin (kiri); b.eritromisin (kanan) (sumber: archive.microbelibrary.org)3. Makrolida Antibiotik makrolida memiliki cincin lakton yang berikatan dengan gula. Variasi cincin lakton dan gula menghasilkan berbagai macam senyawa antibiotik jenis ini. Meskipun ukuran cincin antibiotik makrolida bervariasi antara 6 sampai 30, kebanyakan antibiotik
  • 11. makrolida yang digunakan memiliki ukuran cincin 14 atau 16. Eritromisin, jenis antibiotik makrolida yang paling banyak digunakan, memiliki ukuran cincin 14 (Gambar 2.2b). Secara keseluruhan, antibiotik makrolida mencakup 11% dari total produksi dan penggunaan antibiotik dunia.4. Tetrasiklin Antibiotik tetrasiklin memiliki struktur yang terdiri dari cincin naftacena. Substitusi gugus dasar cincin naftacena dapat terjadi secara alami dan menghasilkan analog tetrasiklim yang baru. Antibiotik tetrasiklin merupakan antibiotik dengan penggunaan yang cukup luas setelah antibiotik -laktam. Struktur molekul tetrasiklin dapat dilihat pada Gambar 2.3. Gambar 2.3. Struktur molekul tetrasiklin (sumber: in.godowell.com)5. Streptogramin Merupakan jenis antibiotik yang umumnya dihasilkan oleh mikroorganisme genus Streptomyces. Streptogramin dibedakan atas dua jenis yaitu streptogramin A dan streptogramin B. Dalam mekanisme kerjanya, kedua jenis streptogramin bersinergi untuk menginhibisi pertumbuhan bakteri. Streptogramin A terdiri dari cincin tidak jenuh bermember 23 dengan ikatan lakton dan peptida, sementara streptogramin B merupakan depsipeptida (lactone-cyclized peptides). Salah satu contoh antibiotik streptomisin adalah pristinamisin, yang merupakan gabungan dari pristinamisin IA (sebuah makrolakton peptida yang termasuk streptogramin B) dan pristinamisin IIA (sebuah makrolakton poliunsaturated yang termasuk streptogramin A). Struktur molekul pristinamisin dapat dilihat pada Gambar 2.4.
  • 12. Gambar 2.4. Struktur molekul Pristinamisin IIA dan Pristinamisin IA (sumber: www.wikipatents.com)6. Daptomisin Daptomisin (C72H101N17O26) merupakan antibiotik yang mengandung siklik lipopeptida. Umumnya dihasilkan oleh genus Streptomyces. Daptomisin digunakan untuk mengobati infeksi bakteri gram positif seperti staphylokokus dan streptokokus yang bersifat patogen. Cara kerjanya dengan mengikat secara spesifik pada membran sitoplasma bakteri, membentuk pori, dan mengakibatkan depolarisasi membran. Akibat depolarisasi, bakteri tidak dapat menghasilkan makromolekul seperti asam nukleat dan protein, dan akhirnya mati. Struktur molekul daptomisin dapat dilihat pada Gambar 2.5. Gambar 2.5. Struktur molekul daptomisin (sumber: www.usermeds.com)Selain kelima kelas antibiotik yang telah disebutkan di atas, terdapat juga beberapa kelasantibiotik lainnya, di antaranya platensimisin (menghambat biosintesis lipid bakteri),streptogramin (contohnya pristinamisin), dan glikopeptida (contohnya vancomisin).
  • 13. 2.4 Mekanisme Aksi AntibiotikAntibiotik memiliki berbagai jenis mekanisme kerjanya dalam membunuh ataupunmenginhibisi pertumbuhan mikroorganisme targetnya. Mekanisme kerja yang umum dariantibiotik ataupun antimikrobial adalah sebagai inhibitor dalam sintesis dinding sel,inhibitor sitoplasma, inhibitor sintesis asam nukleat, dan inhibitor fungsi ribosom.Berbagai target inhibisi antibiotik dapat dilihat pada Gambar 2.6. Gambar 2.6. Berbagai target dari mekanisme aksi antibiotik (sumber: www.ncbi.nlm.nih.gov) Antibiotik yang menginhibisi sintesis dinding sel umumnya menyerang bagianpeptidoglikan dinding sel. Peptidoglikan merupakan lapisan yang penting bagi bakteriuntuk bertahan hidup dalam kondisi hipotonik; kerusakan lapisan ini akan menghancurkankekakuan dari sel yang berakibat pada kematian. Perbedaan bakteri gram positif dan gramnegatif adalah letak dan kandungan dari lapisan peptidoglikannya. Pada gram positif,dinding sel terdiri dari 90% peptidoglikan dan terletak di bagian luar, sedangkan gramnegatif hanya 10% dengan letaknya di antara lipopolisakarida dan fosfolipid. Oleh karenaitu, umumnya senyawa antibakterial perlu melalui saluran sempit sebelum emcapaipeptidoglikan. Perbedaan mekanisme kerja antibiotik untuk bakteri gram positif dan gramnegatif dapat dilihat pada Gambar 2.7. Mekanisme inhibisi antibiotik dalam sintesis dinding sel bakteri dapat dibagi atas:inhibisi biosintetik enzim (contoh: fosfomisin dan cycloserin), bergabung dengan molekul
  • 14. pembawa/carrier (contoh: bacitrasin), bergabung dengan substrat dinding sel (contoh:vancomisin), dan inhibisi polimerisasi peptidoglikan baru pada dinding sel (contoh:penisilin, sefalosporin, carbapenem, dan monobaktam). Gambar 2.7. Perbedaan mekanisme aksi antibiotik pada bakteri gram positif dan negatif (sumber: http://www.ncbi.nlm.nih.gov) Mekanisme aksi antibiotik terhadap membran sitoplasma yaitu mendisorganisasimembran sitoplasma (contoh: tirosidin dan polimisin), menghasilkan pori pada membran(contoh: gramisidin), dan mengubah struktur fungi (contoh: amfoterisin, imidazole).Inhibitor antibiotik dalam sintesis asam nukleat terbagi atas inhibitor metabolismenukleotida (contoh: adenosin arabinosida, flusitosin), agen yang mengganggu fungsitemplate DNA (contoh: chloroquine), inhibitor replikasi DNA (contoh: quinolone dannitromidazole), dan inhibiso RNA polimerase (contoh: rilampin). Sedangkan sebagaiinhibitor fungsi ribosom dapat dikelompokkan ke dalam inhibitor unit 30S (contoh:streptomisin, kanamisin, gentamisin, amikasin, spektinomisin, dan tetrasiklin) dan unit 50S(contoh: kloramfenicol, klindamisin, eritromisin, asam fusidat).
  • 15. BAB III BIOSINTESIS ANTIBIOTIKAntibiotik merupakan salah produk metabolit sekunder. Keistimewaan dari metabolismesekunder adalah lintasan reaksinya yang berbeda-beda tergantung jenis organismenya,dibandingkan dengan lintasan reaksi metabolisme primer yang hampir sama di berbagaikelompok organisme. Meskipun metabolit sekunder tidak bersifat esensial untukkehidupan, akan tetapi biosintesisnya diperlukan bagi organisme yang menghasilkannya. Beberapa faktor atau tujuan dihasilkannya metabolit sekunder yaitu:1. Metabolit sekunder dapat terbentuk sebagai hasil detoksifikasi senyawa terakumulasi dalam metabolisme primer.2. Metabolit sekunder dapat memiliki fungsi yang signifikan, seperti sebagai koenzim atau kosubstrat, dapat meningkatkan kekakuan membran, atau dapat terlibat dalam regenerasi ATP.3. Metabolit sekunder dapat digunakan sebagai sinyal kimia dalam koordinasi metabolisme sel pada organisme multiseluler, contohnya hormon, neurotransmitter, dan lain-lain.4. Metabolit sekunder dapat mengkoordinasikan aktivitas organisme berbeda dalam satu spesies, misalnya feromon.5. Metabolit sekunder dapat terlibat dalam hubungan ekologi antara kelompok organisme yang berbeda. Karena perbedaan dalam hal lintasan biosintesis yang bersifat karakteristik untukorganisme, maka biosintesis antibiotik tidak dapat ditinjau dari satu organisme tertentu saja.Untuk itu, pembahasan mengenai biosintesis antibiotik akan dikelompokkan berdasarkanjenis antibiotik yang dihasilkan oleh mikroorganisme tertentu.3.1 Reaksi-Reaksi Penting dalam Biosintesis AntibiotikMeskipun lintasan biosinstesis antibiotik bervariasi untuk spesies mikroorganisme,terdapat kesamaaan dalam hal reaksi yang terjadi. Beberapa reaksi yang umumnya terjadidalam biosintesis antibiotik maupun metabolit sekunder lainnya yaitu:1. Hidroksilasi Hidroksilasi merupakan reaksi yang menambahkan gugus hidroksi kepada suatu senyawa organik. Pada reaksi ini, bagian substrat yang berupa atom karbon jenuh (C-
  • 16. H) akan digantikan oleh gugus -OH menjadi C-OH. Proses ini bersifat oksidatif, dengan enzim hidroksilase. Persamaan reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut: C-H + O2 + XH2  C-OH + H2O + X Selain atom karbon jenuh, hidroksilasi juga dapat terjadi pada substrat aromatik yang melibatkan pemanfaatan oksigen dan suatu oksida aren. Hidroksilasi pada substrat aromatik melibatkan pergeseran-1,2 suatu substituen yang sering disebut sebagai pergeseran NIH (berasal dari National Institute of Health, tempat pertama kali reaksi ini teramati), yang dapat dilihat pada Gambar 3.1. Gambar 3.1. Pergeseran NIH (sumber: en.wikipedia.org) Hidroksilasi pada biosintesis metabolit sekunder memegang peranan penting, Salah satu sifat dari gugus hidroksi adalah hidrofilik, sehingga dengan adanya gugus hidroksi akan memudahkan kelarutan senyawa metabolit sekunder dan diekskresikan. Salah satu contoh reaksi hidroksilasi pada biosintesis antibiotik adalah penambahan gugus OH kepada senyawa flavonon untuk menghasilkan dihidroflavonol. Senyawa inilah yang akan digunakan untuk biosintesis antosianidin.2. Metilasi Metilasi merupakan reaksi penambahan gugus metil (-CH3) pada substrat ataupun substitusi suatu atom atau gugus pada substrat dengan gugus metil. Metilasi merupakan reaksi yang sering dijumpai dalam biosintesis metabolit sekunder. Metilasi-C, -O, dan –N dalam biosintesis metabolit sekunder umumnya melibatkan substitusi nukleofilik pada kelompok S-metil dari S-adenosilmetionin. Contoh dalam biosintesis antibiotik adalah metilasi triptofan dalam pembentukan asam kuinaldat dengan transfer gugus metil metionin. Senyawa ini kemudian akan bereaksi lebih lanjut membentuk antibiotik thiostrepton.
  • 17. 3. Asilasi Asilasi atau disebut juga alkanolasi, merupakan reaksi penambahan gugus asil (-RO) kepada suatu senyawa. Senyawa penyumbang gugus asil yang umumnya digunakan adalah asil halida, campuran anhidrida, dan disikloheksilcarbodiimida. Sintesis asam 7-[1-(1H)-tetrazolilasetamido]sefalosporanat dilakukan melalui rangkaian N-asilasi diikuti pelepasan nukleofilik oleh gugus asetoksi merupakan salah satu contoh reaksi asilasi dalam biosintesis antibiotik. Reaksi ini dimulai dari asilasi 7- ACA (asam aminosefalosporanat) dengan tetrazolilasetil klorida, dan substituen aseton digantikan oleh 2-mercapto-5-metil-1,3,4-thiadiazole. Sefalosporin yang dihasilkan bernama sefazolin.4. Pengkopelan (coupling) oksidatif fenol Biosintesis fenol terutama terjadi melalui dua cara yaitu mengikuti alur poliketida yang berawal dari asetil-KoA atau mengikuti alur asam shikimat. Fenol dibentuk pada suatu terminal dalam biosintesis atau terlibat dalam pembentukan metabolit yang lain. Yang penting dalam hal ini adalah pengkopelan dari 2 residu fenolat. Suatu landasan mekanistik yang ada dengan anggapan pembentukan ikatan dapat terjadi dengan pengkopelan inter dan intra-molekular dari 2 radikal mesomerik yang terbentuk dari oksidasi elektron tunggal masing-masing dari satu pasang fenol. Pembentukan ikatan karbon-karbon menurut hipotesis ini, hanya dapat terjadi orto atau para terhadap gugus-gugus hidroksi fenolat. Penyelidikan pada biosintesis berbagai senyawa fenolat menunjukkan kebenaran hipotesis ini, bahwa pengkopelan selalu orto atau para terhadap gugus hidroksi fenolat; suatu gugus hidroksi haruslah selalu ada pada tiap cincin aromatik (alkilasi-O, sebagai contoh, memblokir reaksi pengkopelan).3.2 Teknik Identifikasi BiosintesisTerdapat dua masalah dalam mempelajari metabolisme sekunder termasuk antibiotik yaitumengidentifikasi sumber dalam metabolisme primer yang merupakan asal daripembentukan metabolit sekunder dan mengidentifikasi mekanisme atau cara bagaimanasuatu zat antara terbentuk. Lintasan biosintetis metabolit primer umumnya jauh lebihkompleks dibanding metabolisme sekunder. Struktur suatu metabolit primer tidak selalumenghasilkan suatu kunci langsung atas proses biosintesisnya. Sebaliknya, struktur suatumetabolit sekunder sering memungkinkan adanya spekulasi yang cukup akurat tentang asal
  • 18. bahkan mekanisme pembentukannya. Hal ini berdasarkan pada kenyataan bahwa banyakmetabolit sekunder yang terbentuk dari satu atau dua unit sederhana yang berulang. Adanya spekulasi yang cukup akurat tentang biosintesis antibiotik sebagai bagiandari metabolit sekunder, menghasilkan landasan yang baik untuk percobaan-percobaanguna menyelidiki asal-usul dan mekanisme pembentukannya. Percobaan tersebutdilakukan dengan menggunakan berbagai teknik. Teknik yang dominan mencakuppemanfaatan suatu prekursor pada suatu organisme tertentu, dan pengamatan atasantibiotik yang dihasilkan untuk dilihat apakah senyawa yang diberikan itu dimanfaatkandalam pembentukan metabolit yang bersangkutan. Salah satu cara mengamati prekursorapakah yang terkonsumsi atau tidak adalah dengan memberi label pada prekursornya.Terdapat berbagai macam label yang digunakan, di antaranya label isotop radioaktif, 14misalnya C dan 3H (tritium) dan label isotop stabil, misalnya 13 C, 15 N, 18 O, 2H(deuterium). Eksperimen dengan enzim-enzim yang dimurnikan yang terlibat dalam biosintesis,atau bahkan eksperimen dengan preparat enzim yang tidak murni sekalipun dapatmemberikan pengertian yang penting mengenai suatu jalur.1. Pelabelan isotopStudi biosintesis antibiotik (metabolit sekunder) dengan metode pelabelan isotop dilakukanmelalui langkah-langkah sebagai berikut:a. Pembuatan prekursor yang mengandung isotop.b. Pemberian prekursor yang telah dilabeli dengan isotop pada posisi yang spesifik untuk organisme penghasil antibiotik.c. Isolasi antibiotik yang dihasilkan setelah jangka waktu tertentu.d. Penentuan apakah senyawa antibiotik yang dihasilkan mengandung isotop yang sebelumnya terdapat pada prekursor.Untuk mendeteksi isotop yang terkandung pada senyawa antibiotik tersebut dapatmenggunakan scintillilation counter untuk isotop radioaktif dan spektrometri massaataupun spektroskopi NMR untuk isotop stabil. Setelah memasukkan senyawa yang dilabeli secara isotop, dapat ditentukansenyawa mana yang bergabung dengan prekursor berlabel, ataupun porsi dari prekursorberlabel dan sejauh mana penggabungan (inkorporasi), yang dinyatakan dengan lajuinkorporasi. Laju inkorporasi dapat ditentukan dari aktivitas radioaktif yang satuannyaberupa becquerel (1 Bq = 1 disintegrasi/s) atau curie (1 Ci = 3,7*1010 disintegrasi/s) atau
  • 19. dari pertambahan konsentrasi isotop alami, dinyatakan dalam atom % excess, padaprekursor dan produk. Laju inkorporasi spesifik dan absolut dapat dihitung dan biasanyadinyatakan sebagai persentase: a. Laju inkorporasi spesifik, dinyatakan dalam persamaan: Aktivitas spesifik biasanya dinyatakan dalam MBq/mmol atau mCi/mmol. Kuantitas paralelnya adalah dilusi prekursor, di mana aktivitas spesifik atau atom % excess dinyatakan sama dengan 1, sehingga persamaannya menjadi: b. Laju inkorporasi absolut, dinyatakan dalam persamaan: Laju inkorporasi absolut di mana jumlah prekursor yang diberikan dihubungkandengan jumlah produk yang dihasilkan umumnya kurang dapat dipercaya dibanding lajuinkorporasi spesifik ataupun dilusi dari prekursornya. Hal ini dikarenakan hasilnya yangbergantung pada seberapa banyak produk yang dihasilkan selama percobaan sehinggaumumnya bersifat subjektif. Perhitungannya juga membutuhkan penentuan yang akuratterhadap jumlah produk yang dihasilkan, suatu kondisi yang sulit dicapai. Laju inkorporasi spesifik (atau dilusi prekursor) memberikan jumlah produk yangdihasilkan dari prekursor berlabel relatif terhadap yang dihasilkan dari prekursor yangsudah terdapat di dalam. Untuk laju inkorporasi spesifik 0,1% (atau dilusi 1:1000), satumolekul produk di dalam 1000 produk terbentuk dari prekursor berlabel isotop. Dalam percobaan mengenai pemberian prekursor berlabel, terdapat beberapamasalah di antaranya:i. Prekursor dimanfaatkan dalam biosintesis metabolit pada tingkat yang sangat rendah atau bahkan tidak sama sekali. Hal ini dapat disebabkan karena: a. Adanya kesulitan dalam menempatkan prekursor pada posisi atau lokasi biosintesisi. b. Memang dalam keadaan aslinya tidak terlibat dalam biosintesis dari suatu metabolit yang dipilih. c. Dapat digunakan jauh lebih efisien untuk pembentukan metabolit primer atau sekunder lainnya.
  • 20. d. Dalam penyelidikan pada tanaman, suatu metabolit tertentu mungkin tidak sedang mengalami proses biosintesis pada saat eksperimen dilakukan.ii. Meski suatu senyawa yang berlabel merupakan suatu prekursor yang efisien untuk suatu metabolit D, tidak berarti merupakan zat antara mutlak untuk biosintesis D.2. Enzim dan mutanIsolasi, purifikasi, dan karakterisasi enzim-enzim yang terlibat dalam lintasan biosintesisdapat digunakan untuk memperoleh informasi yang rinci tentang reaksi-reaksi yang terjadiuntuk suatu jalur. Suatu enzim tidaklah harus murni untuk dapat menghasilkan informasitersebut. Dalam banyak kasus, preparat sederhana bebas sel yang mengandung suatucampuran banyak enzim dapat memberikan hasil-hasil yang sangat berguna. Suatu lintasan biosintesis dapat disederhanakan sebagai ABCD, di mana Dadalah produk metabolit yang diketahui dan normalnya terakumulasi dalam suatuorganisme, sedangkan A adalah substat, B dan C adalah zat antara yang belum diketahui.Percobaan dilakukan dengan memotong lintasan konversi B ke C, dengan menghilangkanenzim yang diperlukan, sehingga B akan terakumulasi. B dapat diisolasi dari organismeyang diblok (mutan), dan strukturnya dapat diketahui. Mutan yang kedua diblok konversiC ke D, sehingga C terakumulasi, kemudian dapat diidentifikasi. Apabila C diberikan pada mutan pertama yang diblok konversi B ke C, maka akandihasilkan D. Apabila B diberikan pada mutan kedua yang diblok konversi C ke D, maka Cyang akan semakin terakumulasi. Dari contoh yang sangat sederhana ini dapat disimpulkandengan tingkat keamanan yang cukup memadai bahwa urutan biosintetik ke D melibatkanBCD. Dalam prakteknya keadaan tersebut tentu lebih kompleks.3.3 Biosintesis Beberapa Jenis AntibiotikBiosintesis antibiotik maupun senyawa metabolit sekunder lainnya umumnya memilikilintasan yang tidak terlalu kompleks dibandingkan dengan metabolisme primer. Akantetapi lintasan biosintesis antibiotik dan metabolit sekunder lain bervariasi untuk jenisorganisme yang menghasilkannya, dibandingkan dengan metabolit primer yang dapatdihasilkan secara seragam oleh berbagai kelompok organisme berbeda. Hal ini disebabkankarena biosintesis antibiotik dan senyawa metabolit lain merupakan percabangan darilintasan metabolisme primer, yang dikendalikan oleh material genetik yang spesifik untukorganisme tertentu. DNA yang terlibat mungkin merupakan turunan dari metabolisme
  • 21. primer dengan duplikasi gen yang diikuti dengan evolusi secara divergen. Hal ini dapatdilihat dari produk metabolit sekunder yang dibiosintesis dari metabolit primer sepertiasam amino, asetil KoA, asam mevalonat, dan zat-zat antara lain. 3.3.1 -laktam Antibiotik -laktam disintesis hanya oleh beberapa mirkoorganisme. Semua organisme yang dapat menghasilkan antibiotik -laktam dikenali sebagai mikroorganisme filamentous, tetapi tidak semua dari mikroorganisme ini berhubungan secara taksonomi. Beberapa mikroorganisme penghasilnya merupakan kelompok fungi (eukariot), sedangkan lainnya adalah streptomycetes (prokariot). Mikroorganisme penghasil penisilin yang umumnya digunakan adalah Penicillium chrysogenum, sedangkan sefalosporin dihasilkan oleh fungi Acremonium chrysogenum (dulunya dikenal sebagai Cephalosporium acremonium). Streptomycetes yang dapat menghasilkan antibiotik -laktam adalah Streptomyces lipmanii dan Streptomyces clavuligerus. Kedua jenis streptomycetes tersebut sama-sama menghasilkan penisilin N dan sefalosporin. Semua antibiotik -laktam merupakan turunan dari sistem cincin bisiklik. Semuanya, dengan pengecualian untuk asam 6-amino penisilanat (6-APA) dan asam 7-aminosefalosporanat (7-ACA) (dapat dilihat pada Gambar 3.2), memiliki sebuah gugus asil yang terikat sebagai rantai samping pada gugus amino dati inti heterosiklik. Sistem cincin penisilin (penam) mengandung cincin -laktam bermember 4 yang berfusi dengan cincin thiazolidin bermember 5. Sefalosporin memiliki sistem cincin yang terdiri dari cincin -laktam bermember 4 dan cincin dihidrothiazin bermember 6. Perbedaan kedua struktur molekul tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.2. Gambar 3.2. Kiri: Struktur 6-APA (atas) dan 7-ACA (bawah); Kanan: Struktur (A) penisilin dan (B) sefalosporin (sumber: www.springerimages.com dan ajprenal.physiology.org)
  • 22. Jalur biosintesis penisilin dan sefalosporin memiliki kesamaan hingga padapembentukan isopenisilin N. Kedua biosintesis tersebut bermula dari kondensasi tigaasam amino, yaitu asam aminoadipic, sistein, dan valin. Reaksi ini berlangsungdengan adanya enzim ACV sintetase membentuk tripeptida -( -aminoadipil)sisteinilvalin, yang kemudian diubah menjadi bentuk siklik isopenisilin Ndengan bantuan enzim isopenisilin N sintetase. Jalur reaksi hingga terbentuknyaisopenisilin N dapat dilihat pada Gambar 3.3. Gambar 3.3. Pembentukan isopenisilin N dari tripeptida (sumber: Flickinger, 1999) Setelah terbentuk isopenisilin N, terdapat jalur yang berbeda untukmikroorganisme penghasil penisilin (contohnya Penicillium chrysogenum) dansefalosporin (contoh Acremonium chrysogenum). Pada biosintesis penisilin, rantaisamping a-aminoadipil diganti dengan sebuah rantai samping hidrofobik. Sedangkanpada Acremonium, isopenisilin N diubah menjadi penisilin N oleh enzim gabungananasil KoA sintetase dan anasil KoA rasimase yang disebut juga isopenisilin Nepimerase. Penisilin N kemudian diubah menjadi deasetoksisefalosporin C,mengembangkan cincin thiazolidin yang bermember 5 menjadi cincin dihidrothiazonbermember 6. Enzim yang bekerja adalah DAOC sintetase/DAC hidroksilase, yangjuga bertanggung jawab dalam hidroksilasi deasetoksisefalosporin C menuju
  • 23. pembentukan deasetilsefalosporin C. Langkah terakhir dari biosintesis ini yaituasetilasi dari deasetilsefalosporin C menjadi sefalosporin C. Rangkaian biosintesis inidapat dilihat pada Gambar 3.4.Gambar 3.4. Lintasan biosintesis Penisilin G dan Sefalosporin C dari isopenisilin N (sumber: Muniz, 2007) Pada biosintesis di dalam mikroorganisme lain selain Acremoniumchrysogenum dapat menghasilkan senyawa metabolit yang lain. Salah satu proses yangterkenal yaitu produksi sefamisin C dengan menggunakan Streptomyces clavuligerusdan Nocardia lactamdurans. Jalur biosintesis sefamisin C berbeda dari sefalosporin Cpada tahap sesudah terbentuk deasetilsefalosporin C. Untuk jalur biosintesis sefamisinC masih terjadi konversi lebih dari 1 tahap, yaitu menjadi O-karbamoildeasetilsefalosporin C kemudian baru diubah dengan enzim sefamisinhidrolase atau sefamisin metiltransferase menjadi sefamisin C. Lintasan biosintesis inidapat dilihat pada Gambar 3.5.
  • 24. Gambar 3.5. Lintasan biosintesis sefamisin C dari deasetilsefalosporin C (sumber: Flickinger, 1999)3.3.2 Aminoglikosida 1. Streptomisin Streptomisin merupakan antibiotik aminosiklitol-aminoglikosida yang dihasilkan oleh Streptomyces griseus. Streptomisin terdiri dari amonisiklitol (streptidin), 6- deoksiheksosa (streptosa), dan N-metilglukosamin, yang dihasilkan dalam jalur biosintetis terpisah. Ketiga bagian tersebut merupakan turunan dari glukosa. Streptidin disintesis melalui myo-inositol, yang kemudian dioksidasi pada C-1 dan mengalami transaminasi untuk memdapatkan scyllo-inosamin. Setelah fosforilasi, senyawa tersebut kemudian ditransaminasi oleh arginin. Prosedur yang sama berulang pada C-3. Streptosa diperoleh dari glukosa lewat lintasan dTDP-glukosa. Jalur biosintesis yang pasti untuk N-metilglukosamin masih belum diketahui. Lintasan biosintesis streptomisin dapat dilihat pada Gambar 3.6.
  • 25. Gambar 3.6. Lintasan biosintesis streptomisin (sumber: Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)2. RibostamisinRibostamisin merupakan antibiotik aminoglikosida yang dihasilkan olehStreptomyces ribosidificus. Ribostamisin terdiri dari tiga subunit: DOS(deoksistreptamin), neosamin C, dan ribosa. Lintasan biosintesis ribostamisin
  • 26. dapat dilihat pada Gambar 3.7. Keterangan gambar: 1. D-glukosa; 2. Glukosa-6- fosfat; 3. 2-deoksi-scyllo-inosose; 4. 2-deoksi-scyllo-inosamin; 5. 2-deoksi-3- amino-scyllo-inosose; 6. 2-deoksistreptamin; 7. 2-amino-2-deoksi-D-glukosa; 8. Neamin; 9. Ribostamisin. Dalam biosintesis ribostamisin, DOS terglikosilasi untuk menghasilkan paromamin yang diubah menjadi neamin melalui dehidrogenasi yang diikuti aminasi, dan kemudian ribosilasi akhir dari neamin membentuk ribostamisin. Gambar 3.7. Lintasan biosintesis ribostamisin (sumber: Subba, 2006)3.3.3 Makrolida 1. Erithromisin Ertihromisin A merupakan antibiotik makrolida yang bercirikan cincin mengandung 12, 14, atau 16 atom. Erithromisin A pertama kali diisolasi dari Saccharopolyspora erythraea. Biosintesis erithromisin dapat dibagi atas dua fasa. Fasa pertama yaitu poliketida sintase (PKS) mengkatalisis kondensasi sekuen dari satu unit propionil KoA dan enam unit metilmalonil KoA untuk menghasilkan 6-deoksierithronolida B, sebuah intermediat bebas enzim. Fasa kedua (Gambar 3.8), 6-deoksierithronolida B mengalami hidroksilasi pada C-6 menghasilkan erithronolida B dengan enzim C-6 erithronolida hidroksilase (i). Gugus mikarosa kemudian terikat pada gugus hidroksil C-3 erithronolida B dengan enzim TDP-mikarosa glikosiltransferase (ii), menghasilkan 3-O-
  • 27. mikarosil-erithronolida B. Amino gula desosamin kemudian ditambahkan padagugus hidroksil C-5 dengan enzim TDP-desosamin glikosiltransferase (iii),menghasilkan intermediat erithromisin D. Hidroksilasi C-12 dengan enzim C-12hidroksilase (iv) akan menghasilkan erithromisin C, sedangkan O-metilasi padagugus hidroksil C-3 dengan enzim O-metiltransferase (v) akan menghasilkanerithromisin B. Erithromisin A kemudian dihasilkan baik dari erithromisin Cmelalui O-metilasi ataupun dari erithromisin B melalui hidroksilasi C-12. Gambar 3.8. Lintasan biosintesis erithromisin dari 6-deoksierithronolida (sumber: Staunton, 1997)
  • 28. 2. Rapamisin Rapamisin merupakan makrolida di mana sebuah rantai poliketida dihubungkan dengan sebuah asam amino dalam cincin makrosiklik. Rapamisin diisolasi pada tahun 1975 dari spesies Streptomyces hygroscopicus. Cincin makrolakton inti dari rapamisin dibiosintesis dengan poliketida sintase (PKS) melengkapi asam 4,5-dihidrosikloheksena karboksilat. Rantai poliketida lurus kemudian dikondensasi dengan pipakolat menggunakan enzim peptida sintetase, diikuti dengan siklisasi untuk membentuk cincin makrolida (Gambar 3.9) Gambar 3.9. Pembentukan cincin makrolida rapamisin (sumber: Staunton, 1997)3.3.4 TetrasiklinTetrasiklin merupakan salah satu jenis antibiotik yang paling awal ditemukan, di manaklortetrasiklin ditemukan pada tahun 1948. Produk alami tetrasiklin dihasilkan olehberbagai spesies aktinomicetes; Streptomyces aureofaciens menghasilkan baikklortetrasiklin dan tetrasiklin, Streptomyces rimosus menghasilkan oksitetrasiklin, dandaktilosiklin dihasilkan oleh Dactylosporangium sp. dan Actinomadura brunnea.
  • 29. Bisintesis tetrasiklin bermula dari karboksilasi asetil-KoA membentuk malonil-KoAdengan enzim asetil-KoA karboksilase. Malonil-KoA kemudian bereaksi dengan 2-oksosuksinamat menghasilkan malonamoil-KoA. 2-oksosuksinamat merupakan hasildari transaminasi asparagin dengan enzim asam okso-asparagin transaminase.Malonamoil-KoA kemudian dikonversi lebih lanjut menjadi 4-hidroksi-6-metilpretetramida melalui 6-metilpretetramida. Senyawa inilah yang akan diubahmenjadi 4-dedimethylamino-4-okso-anhidrotetrasiklin, yang merupakan intermediatdalam menghasilkan klorotetrasiklin dan tetrasiklin. Reaksi selanjutnya dapat dilihatpada Gambar 3.10. Gambar 3.100. Biosintesis tetrasiklin dari 4-hidroksi-6-metilpretetramida (sumber: www.chm.bris.ac.uk)
  • 30. DAFTAR PUSTAKAConly J, Johnston B. Where are All the New Antibiotics? The New Antibiotic Paradox. Med. Microbiol. 2005 May.16 (3): 159-160.Flickinger, M.C. dan Stephen W. Drew (1999). Encyclopedia of Bioprocess Technology: Fermentation, Biocatalysis, and Bioseparation. John Wiley & Sons, Inc. New York, United States of America. (hal: 2348-2364)Flynn, Edwin H. 1972. Cephalosporins and Penicillins. New York: Academic Press. (hal: 370-430)Herbert, Richard B. 1988. Biosintesis Metabolit Sekunder (Terjemahan). London: Chapman and Hall. (hal: 192-228)Luckner, Martin. 1984. Secondary Metabolism in Microorganisms, Plants, and Animals. Berlin: Springer-Verlag. (hal: 115-478)Madigan et al. 2009. Brock Biology of Microorganisms. 12th Edition. San Francisco: Pearson Benjamin Cummings. (hal: 791-808)Muniz, Carolina Campos, et al (2007). Penicllin and Cephalosporin Production: A Historical Perspective. Journal of Microbiology. Vol 49 No: 3-4, December 2007, 88-98.Neu, Harold C. dan Gootz, Thomas C. (1996). Medical Microbiology. 4th Edition. Galveston (TX): University of Texas Medical Branch at Galveston. (Chapter 11 Antimicrobial Chemotherapy)Staunton, James dan Wilkinson, Barrie. (1997). Biosynthesis of Erythromycin and Rapamycin. Journal of Chem. Rev. 1997, 97, 2611-2629.Subba, Bimala. (2006). Biosynthesis of Ribostamycin and Neomycin: Expression, Inactivation, and Characterization. Disertasi Doktoral. Korea: Sun Moon University.Waksman, Selman A. (1947). Microbial Antagonisms and Antibiotic Substances. 2nd Edition. New York: The Commonwealth Fund. (hal: 170-300)