1 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Antibiotik

BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Antibiotik merupakan obat yang sangat penting untuk menanggulangi
penyakit infeksi di dunia. Penggunaan antibiotik secara tidak tepat akan
menyebabkan resiko penyakit lain yang tidak diinginkan pada pasien. Terlalu
banyak menggunakan antibiotik dengan dosis yang tidak tepat dapat memicu
resistensi bakteri terhadap antibiotik. Kasus resistensi bakteri ini salah satunya
disebabkan karena adanya mutasi dan tansfer gen resisten antar bakteri. Transfer
gen dilakukan secara horisontal oleh plasmid atau transposon dengan melakukan
rekombinasi DNA asing pada suatu lokus kromosom atau bisa juga terjadi pada
lokus kromosom yang berbeda. Hal ini menyebabkan perubahan pada nilai MIC
dan ketidakstabilan antibiotik itu sendiri (Martinez & Baquero, 2000). Infeksi
peyakit dapat disembuhkan dengan pemberian vaksin atau antibiotik. Pemberian
material tersebut masing-masing mempunyai kelebihan dan kelemahan. Beberapa
penyakit memang tidak bisa disembuhkan hanya dengan vaksin saja, karena
vaksin hanya berfungsi untuk membentuk sistem kekebalan tubuh sedangkan
antibiotik tetap menjadi obat yang penting karena dapat merusak komponen yang
membawa infeksi penyakit tersebut (Kasanah et al., 2015).
Penemuan antibiotik baru yang berkelanjutan sangat penting bukan hanya
karena adanya kasus resistensi bakteri tetapi juga untuk terus melawan
berkembangnya mikroorganisme yang menyebabkan munculnya patogen baru.
Selain itu Spížek et al., (2010) juga menyebutkan penemuan antibiotik baru juga
disebabkan adanya multidrugs resistance. Pada tahun 2004, ditemukan lebih dari
70% bakteri patogen resisten terhadap lebih dari satu antibiotik klinis yang
digunakan (Katz et al., 2006). Kasus Multidrug Resistance Tuberculosis (MDRTB) pada tahun 2014 meningkat hingga mencapai 480.000 kasus dan 190.000 di
antaranya meninggal dunia (WHO, 2015). Contoh lain adalah kasus munculnya
strain baru bakteri gram positif Enterococcus yang resisten terhadap vankomisin
disebut Vancomycin Resistant Enterococci (VRE). Strain VRE ini lebih parahnya
lagi dapat mentransfer resistensi vankomisin untuk bakteri yang tidak berhubugan
1
seperti MRSA (methicillin resistant Staphylococcus aureus) dan strain ini
berganti nama VRSA (vancomycin resistant Staphylococcus aureus). Selain itu,
organisme VRE, seperti MRSA, biasanya tahan terhadap lebih dari satu antibiotik
(Cetinkaya et al., 2000). Penemuan antibiotik baru sangat diperlukan karena
beberapa antibiotik yang dirilis di pasar mempunyai limited shelf-life sehingga
antibiotik tersebut menjadi tidak aktif pada rentang waktu tertentu. Selain itu tidak
semua penyakit dapat diobati dengan antibiotik karena antibiotik bekerja spesifik
terhadap bakteri tertentu, dan juga sampai saat ini belum ada antibiotik yang
sangat efektif dalam mengobati penyakit (Kasanah & Hamman, 2004).
Sementara itu, baru-baru ini ditemukan pendekatan terbaru dalam penemuan
antibiotik menggunakan genom bakteri dan kombinatorial kimia tetapi belum
banyak menghasilkan antibiotik yang layak digunakan secara klinis. Salah satu
strategi untuk mengatasi beberapa masalah diatas adalah dengan skrining dan
identifikasi senyawa bioaktif jenis baru dengan aktivitas spektrum yang lebih luas.
Pengembangan teknologi antibiotik mencakup tiga strategi yaitu penemuan target
baru, modifikasi struktur antibiotik yang sudah ada, dan identifikasi senyawa dari
sumber terbarukan sebagai kandidat senyawa antibiotik yang baru (Kasanah &
Hamman, 2004).
Penemuan senyawa bioaktif kini mulai difokuskan pada ekosistem laut.
Laut merupakan ekosistem yang unik dengan berbagai macam parameter
lingkungan seperti salinitas yang tinggi, temperatur dan pH yang ekstrim, tekanan
yang tinggi dan mimimnya ketersediaan nutrisi (Mander & Liu, 2010). Kondisi
ekosistem yang demikian akan merangsang organisme laut untuk memproduksi
senyawa metabolit yang unik sebagai bentuk pertahanan diri dari cekaman
lingkungannya. Blunt et al., 2015 melaporkan sebanyak 24.662 senyawa bioakif
berhasil diisolasi dari organisme laut dari tahun 1963-2015. Organisme laut
penyedia senyawa bioaktif tersebut diantaranya sponge, karang lunak, alga,
bakteri simbion dan invertebrata lainnya. Alga merah merupakan organisme laut
penghasil senyawa halogen terbesar. Sebagian besar alga merah hidup sebagai
inang bagi bakteri laut, salah satunya aktinobakteria. Baik alga merah maupun
bakteri asosiasi keduanya menghasilkan metabolit sekunder. Pemanfaatan bakteri
asosiasi dari biota laut sebagai sumber senyawa bioaktif lebih efisien jika
2
dibandingkan dengan inangnya. Siklus hidup yang singkat serta kemampuan
untuk dapat dikulturkan secara in vitro merupakan faktor yang penting dalam
pemanfaatan bakteri simbion tersebut untuk produksi senyawa bioaktif.
Sebaliknya pemanfaatan biota laut sebagai produsen dapat mengakibatkan
eksploitasi organisme tersebut secara terus-menerus, sehingga dapat menganggu
keseimbangan ekosistem laut (Piel et al., 2004).
Aktinobakteria merupakan bakteri Gram positif yang sering ditemukan
sebagai simbion pada biota laut terutama alga merah. Sekitar 80% antibiotik yang
telah ditemukan dihasilkan oleh aktinobakteria terutama Streptomyces dan
Micromonospora (Sateesh et al., 2011). Beberapa metabolit sekunder yang
dihasilkan oleh aktinobakteria laut antara lain abysomicin C, diazepinomicin, dan
salinoporamide A (Lam, 2006). Disamping antibiotik, aktinobakteria juga mampu
menghasilkan metabolit sekunder lain yaitu agen antitumor, immunosupresif,
antifungi, neuritogenik, antikanker, anti malaria dan antiinflamasi (Ravikumar et
al., 2011). Karena peran yang sangat penting inilah banyak penelitian mulai
difokuskan untuk isolasi aktinobakteria dari laut.
Salah satu cara seleksi aktinobakteria adalah melalui pendekatan genetik
dengan mendeteksi gen target yang berperan dalam biosintesis senyawa bioaktif.
Salah satu proses yang penting dalam biosintesis senyawa bioaktif yaitu
halogenasi.
Halogenasi
melibatkan
enzim
terhalogenasi
yang
dalam
pembentukannya dikode oleh beberapa gen salah satunya gen FADH2 dependent
halogenase. Gen FADH2 dependent halogenase merupakan tayloring gene yang
berfungsi menentukan aktivitas suatu senyawa bioaktif. Gen ini berhasil
mengkode pembentukan senyawa organohalogen yang bermanfaat sebagai
antibiotik seperti kloramfenikol, vankomisin, dan teikoplanin (Pee, 2003).
Gen FADH2 dependent halogenase merupakan gen pengkode enzim yang
mengkatalis pembentukan senyawa halogen pada alga merah sebagai inang bagi
aktinobakteria. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk mendeteksi gen
FADH2 dependent halogenase pada aktinobakteria dan menguji aktivitas
antibakteri senyawa bioaktif yang dihasilkan oleh aktinobakteria yang berasosiasi
dengan alga merah Gelidiella acerosa indigenous Gunungkidul Yogyakarta.
3
B. Permasalahan
Berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan sebelumnya, maka pada
penelitian ini dapat diperoleh permasalahan sebagai berikut :
1. Belum diketahui keberadaan dan jenis aktinobakteria yang berasosiasi dengan
alga merah Gelidiella acerosa.
2. Belum diketahui keberadaan gen FADH2 dependent halogenase pada
aktinobakteria yang berasosiasi dengan alga merah Gelidiella acerosa.
3. Belum diketahui aktivitas antibakteri dari metabolit sekunder yang dihasilkan
oleh aktinobakteria.
4. Belum diketahui pohon filogenetik alga merah Gelidiella acerosa.
C. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mengisolasi aktinobakteria yang berasosisasi dengan alga merah Gelidiella
acerosa.
2. Mendeteksi keberadaan gen FADH2 dependent halogenase pada isolat
aktinobakteria yang berasosiasi dengan alga merah Gelidiella acerosa.
3. Mengetahui aktivitas antibakteri dari metabolit sekunder yang dihasilkan oleh
aktinobakteria.
4. Mengetahui konstruksi pohon filogenetik alga merah jenis Gelidiella acerosa.
D. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini yaitu dapat memberikan informasi mengenai
senyawa bioaktif yang dihasilkan oleh aktinobakteria yang berasosiasi dengan
alga merah jenis Gelidiella acerosa dan senyawa tersebut memiliki prospek untuk
diisolasi dan dimanfaatkan dalam bidang pengobatan. Selain itu, hasil penelitian
ini juga diharapkan dapat memberikan sumbangan dalam pencarian sumber
alternatif antibiotik yang menjanjikan.
4