Menambang antibiotik andrimid untuk melawan bakteri yang kebal terhadap banyak obat

Penisilin, yang ditemukan pada tahun 1928 oleh ahli bakteriologi Inggris Alexander Fleming, adalah antibiotik pertama di dunia. Meskipun pada awalnya efektif melawan infeksi bakteri, keampuhannya berkurang seiring waktu karena bakteri menjadi lebih kebal terhadap penisilin. Penyalahgunaan beberapa antibiotik selanjutnya mengakibatkan berkembangnya beberapa jenis bakteri yang kebal obat. Bakteri-bakteri ini menimbulkan ancaman kesehatan masyarakat yang serius bagi sektor medis, pertanian, dan industri.

Mengapa kita membutuhkan antibiotik baru?

Resistensi antibiotik adalah ancaman kesehatan masyarakat yang semakin serius. Tanpa upaya kolaboratif untuk mengatasi masalah ini, kita berisiko memasuki era yang terancam oleh bakteri yang kebal terhadap banyak obat. Hal ini berpotensi membahayakan kemajuan pengobatan modern, yang mengarah pada peningkatan kematian terkait infeksi. Pemodelan yang dilakukan oleh Rebecca Sugden dkk. (ditunjukkan di bawah) memprediksi peningkatan signifikan dalam kematian yang disebabkan oleh bakteri yang kebal terhadap banyak obat di seluruh dunia pada tahun 2050. Kegagalan untuk mengembangkan antibiotik baru dapat membahayakan kemampuan kita untuk mengobati infeksi secara efektif di masa depan.

Sebuah laporan dari Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) menyoroti masalah yang sangat penting. Meskipun kesadaran akan ancaman resistensi antibiotik semakin meningkat, dunia belum mengembangkan pengobatan antimikroba baru yang sangat dibutuhkan.

Oleh karena itu, mengembangkan antibiotik baru sangat penting dalam mengatasi resistensi bakteri, memastikan pengobatan infeksi yang efektif, dan menjaga kesehatan masyarakat. Oleh karena itu, para peneliti telah bekerja keras untuk mengembangkan obat antibakteri baru, dengan andrimid, yang memiliki target non-tradisional, menjadi topik yang sangat menarik di bidang ini. Andrimid adalah antibiotik yang menjanjikan yang menghambat pertumbuhan sel prokariotik dengan menghambat biosintesis asam lemak.

Apa itu andrimid?

Penelitian tentang andrimid memiliki sejarah yang panjang. Senyawa andrimid awalnya diisolasi dari kaldu fermentasi bakteri simbiosis wereng coklat pada tahun 1987. Senyawa ini menunjukkan efek penghambatan yang nyata terhadap patogen bakteri hawar daun padi. Pada tahun 2002, Bayer berhasil melakukan sintesis kimiawi andrimid. Namun, tingginya biaya sintesis kimia menghambat produksi skala industri.

Namun, kemajuan teknologi molekuler membuat para ilmuwan mengidentifikasi klaster gen biosintesis pada tahun 2006. Hal ini menjadi dasar untuk penelitian lebih lanjut tentang andrimid.

Andrimid adalah antibiotik yang menjanjikan yang mencegah pertumbuhan sel prokariotik dengan menghambat biosintesis asam lemak. Hal ini dicapai dengan menghambat subunit β asetil koenzim A karboksilase, enzim utama yang bertanggung jawab untuk mengubah asetil koenzim A menjadi malonil koenzim A, yang penting untuk pertumbuhan mikroba.

Karakteristik ini membuat andrimid efektif melawan bakteri yang kebal terhadap banyak obat. Senyawa ini tidak berbahaya bagi tubuh manusia karena perbedaan sintase asam lemak dari eukariota dan prokariota, sehingga meningkatkan penerapan klinisnya.

Sebelumnya, peneliti Dr Zhao dan tim laboratoriumnya mengisolasi bakteri Erwinia persicina BST187 dari tanah rizosfer tomat. Setelah dideteksi, analisis selanjutnya mengungkapkan bahwa strain (galur) ini juga dapat menghasilkan andrimid. Penilaian lebih lanjut melalui pengujian penghambatan bakteri menunjukkan bahwa strain BST187 menunjukkan efek penghambatan yang sangat efektif terhadap bakteri.

Pentingnya gen admX yang diteliti

Produksi industri dan pemanfaatan andrimid sangat terhambat oleh rendahnya hasil panen dari semua galur produksinya. Untuk mengatasi masalah ini, dua strategi yang menjanjikan muncul: merekayasa jalur biosintesis dan mengoptimalkan fermentasi. Modifikasi rekayasa genetika berkontribusi dalam meningkatkan produksi dan pengembangan industri, serta memperluas sumber daya obat mikroba. Selain itu, mereka membantu meringankan masalah resistensi strain dan memberikan perlindungan yang lebih baik bagi kesehatan manusia dan lingkungan ekologis.

Ketika membahas penerapan bioteknologi modern dalam modifikasi mikroba, rekayasa genetika patut disebutkan. Rekayasa genetika telah menjadi strategi yang banyak digunakan untuk mengoptimalkan pemanfaatan substrat dan tingkat produksi produk dengan mengubah jalur metabolisme mikroorganisme. Misalnya, melalui penyuntingan dan modulasi gen, kita dapat meningkatkan kemampuan mikroorganisme untuk menyerap dan mengubah substrat, sehingga meningkatkan hasil. Selain itu, ketika melakukan modifikasi strain, langkah-langkah utama yang ditargetkan dalam jalur metabolisme sering kali menghasilkan peningkatan yang signifikan.

Di dalam BST 187, terdapat gen yang disebut admX yang berperan penting dalam mengatur produksi andrimid. Tim laboratorium Dr Zhao mengamati bahwa menyesuaikan tingkat ekspresi gen admX secara signifikan berdampak pada sintesis andrimid. Peningkatan ekspresi gen admX secara bertahap dapat secara signifikan meningkatkan hasil andrimid. Namun, ekspresi admX yang berlebihan mengakibatkan penurunan hasil panen.

Pentingnya penelitian tentang andrimid

Temuan dari penelitian ini penting untuk produksi dan optimasi andrimid karena mengungkap cara menyeimbangkan tingkat ekspresi gen untuk hasil yang optimal selama sintesis. Pada penelitian selanjutnya, peneliti memperoleh galur (strain) baru dengan hasil tinggi dengan mengatur tingkat ekspresi admX: BST187ΔadmX/pET28a-Pgap-1::admX. Modifikasi ini menghasilkan peningkatan hasil andrimid sebesar 260% selama 18 jam fermentasi.

Penelitian ini memberikan wawasan penting tentang mekanisme biosintesis andrimid, memperdalam pemahaman kita tentang proses produksinya. Penelitian ini juga menyoroti potensi aplikasi andrimid di bidang biomedis dan bio-pertanian.

Di masa depan, penemuan ini akan membuka jalan bagi produksi andrimid dalam skala besar, menawarkan solusi yang lebih baik untuk memerangi infeksi dan penyakit. Eksplorasi andrimid yang sedang berlangsung terus berlanjut, dengan para ilmuwan berkomitmen untuk melakukan eksplorasi lebih lanjut guna memaksimalkan potensi antibiotik yang ampuh ini.

Kesimpulan

Penelitian tentang andrimid tidak hanya meningkatkan pemahaman kita tentang mekanisme biosintesis antibiotik, tetapi juga membuka jalan baru untuk penemuan antibiotik. Yang lebih penting lagi, penelitian ini menunjukkan kelayakan rekayasa genetika dalam meningkatkan produksi andrimid, memberikan ide-ide baru untuk optimasi produksi dan pengembangan industri. Selain itu, penelitian ini juga menanamkan kepercayaan diri dalam eksplorasi dan pemanfaatan produk alami yang baru.

Melalui eksplorasi yang berkelanjutan, kita dapat menemukan sumber daya yang lebih berharga yang mirip dengan andrimid, yang selanjutnya bermanfaat bagi kesehatan manusia. Untuk pengembangan lebih lanjut dari antibiotik baru, penambangan antibiotik baru, seperti antibiotik glikopeptida yang diekstrak dari Streptomyces, dapat berfungsi sebagai sumber daya cadangan untuk memerangi bakteri yang kebal terhadap banyak obat. Selain itu, pengembangan dan modifikasi obat antibiotik baru merupakan bagian penting dari masalah kesehatan dan keselamatan global. Saat ini, senyawa poliketon peptida non-ribosomal mungkin dapat beradaptasi dengan evolusi resistensi obat dengan memodifikasi domain struktural yang berbeda, sementara modifikasi gen internal sangat menarik.

🔬🧫🧪🔍🤓👩‍🔬🦠🔭📚

Referensi jurnal

Zhao, L., Ge, T., Cheng, T., Wang, Q., Cui, M., Yuan, H., & Zhao, L. (2023). Fine-tuning gene expression of regulator AdmX for improved biosynthesis of andrimid in Erwinia persicina BST187. Applied Microbiology and Biotechnology, 107(22), 6775-6788. https://doi.org/10.1007/s00253-023-12770-3