University of Groningen Phytochemical and Biosynthetic Studies of

University of Groningen
Phytochemical and Biosynthetic Studies of Lignans, with a Focus on Indonesian
Medicinal Plants
Elfahmi, [No Value]
IMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's version (publisher's PDF) if you wish to
cite from it. Please check the document version below.
Document Version
Publisher's PDF, also known as Version of record
Publication date:
2006
Link to publication in University of Groningen/UMCG research database
Citation for published version (APA):
Elfahmi, . N. V. (2006). Phytochemical and Biosynthetic Studies of Lignans, with a Focus on Indonesian
Medicinal Plants s.n.
Copyright
Other than for strictly personal use, it is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of the
author(s) and/or copyright holder(s), unless the work is under an open content license (like Creative Commons).
Take-down policy
If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately
and investigate your claim.
Downloaded from the University of Groningen/UMCG research database (Pure): http://www.rug.nl/research/portal. For technical reasons the
number of authors shown on this cover page is limited to 10 maximum.
Download date: 18-07-2017
Ringkasan (Indonesian)
Studi fitokimia dan biosintesis lignan, dengan fokus pada tumbuhan obat Indonesia
Penggunaan tumbuh-tumbuhan, ekstrak dan senyawa kimia dari tumbuhan serta turunannya,
dalam pengobatan berbagai penyakit, makanan tabahan dan bahan baku kosmetik telah berlangsung
sejak lama dan terus berkembang sampai sekarang. Banyak obat modern diturunkan dari tumbuhan yang
pada awalnya ditemukan melalui penggunaannya secara tradisional. Beberapa contoh diantaranya: obat
anti kanker (podophyllotoxin, vincristine, vinblastin, taxol), anti malaria (quinine dan artemisinin), obat
penguat jantung (digoxin), dan obat demam (aspirin). Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi
menstimulasi pengembangan tumbuhan obat sebagai sumber yang berguna untuk penemuan obat.
Metoda analitik modern, pendeketan bioteknologi, metabolomik, proteomik dan genomik sekarang
sudah diaplikasikan dalam penelitian tumbuhan obat dan memberikan kontribusi yang besar dalam
pengembangan tumbuhan obat. Pendekatan ini sudah digunakan diseluruh dunia untuk mengatasi
permasaalahan yang sering muncul dalam pengembangan tumbuhan obat. Permasaalah tersebut
diantaranya rendahnya kandungan senyawa berkhasiat dari tumbuhan obat dan standardisasinya.
Pada tesis ini dimuat studi tentang aspek fitokimia dan bioteknologi terhadap senyawa aktif
lignan dari dua tumbuhan obat yang digunakan di Indonesia yaitu Phyllanthus niruri L (Euphorbiaceae)
dan Piper cubeba L(Piperaceae) dan dua tumbuhan obat dari Eropa yaitu Linum flavum L dan Linum
leoni F.W. Schulz (Linaceae). Kedua tumbuhan Indonesia tersebut digunakan sebagai komponen jamu.
Jamu adalah obat tradisional di Indonesia yang dibuat dari tumbuhan dan digunakan oleh masyarakat
Indonesia semenjak beberapa abad yang lalu untuk memelihara kesehatan dan mengobati penyakit.
Produksi jamu telah berkembang dari skala industri rumah tangga ke skala industri yang lebih besar.
Karena nilai klinis dan ekonomis dari jamu sekarang terus meningkat di Indonesia, maka dibutuhkan
bukti-bukti ilmiah dan penelitian lanjut terhadap tumbuhan obat. Jamu harus dikembangkan untuk
menjamin aktifitas farmakologi dan keamanannya. Tinjauan pustaka tentang penelitian-penelitian yang
dilakukan terhadap tumbuhan yang digunakan untuk memproduksi jamu, secara komprehensif dimuat
pada Bab 2. Tinjauan ini mencakup berbagai aspek termasuk fitokimia, farmakologi, toksikologi dan uji
klinis serta berbagai isu etika seperti hak kekayaan intelektual, pembagian keuntungan dan konservasi.
Phyllanthus niruri (meniran) adalah salah satu tumbuhan obat yang sering digunakan untuk
jamu. Seluruh bagian dari tumbuhan ini digunakan untuk mengobati gonore, sifilis, nefralgia, diare,
demam dan tetanus. Daun meniran digunakan untuk mengobati epilepsi, malaria, konstipasi, hipertensi
dan kelainan menstruasi. Senyawa lignan adalah metabolit sekunder yang penting pada tumbuhan ini,
yang betanggung jawab terhadap aktivitas biologinya. Kultur sel dari P. niruri menghasilkan senyawa
lignan. Terdapat perbedaan yang signifikan secara kuanlitatif dan kuantitatif antara profil senyawa
lignan dari kultur sel, kultur kalus, tumbuhan asli, akar dan biji dari P. niruri. Dua senyawa lignan yang
tidak ditemukan sebelumnya dari tumbuhan ini berhasil diisolasi dan dimurnikan. Satu diantaranya
adalah senyawa baru yaitu cubebin dimetilleter dan senyawa baru untuk P. niruri tetapi telah dilaporkan
sebelumnya dari tumbuhan lain, P. urinaria, yaitu urinatetralin (lihat Bab 3). Penambahan dua senyawaantara untuk biosintesis lignan pada kultur sel P. niruri dapat menstimulasi peningkatan produksi
cubebin dimetileter hingga 0,7 mg g-1 berat kering (kontrol sel hanya 0,1 mg g-1 berat kering) dan
urinatetralin hingga 0,3 mg g-1 berat kering (control sel hanya 0,2 mg g-1 berat kering). Dua senyawaantara tersebut adalah asam ferulat (0,5 mM) dan asam kafeat (0,5 mM).
Lignan juga ditemukan dari tumbuhan obat lainnya yang digunakan untuk jamu, yaitu Piper
cubeba. Biji dari tumbuhan ini digunakan untuk mengobati gonore, disentri, sifilis, sakit pada perut,
diare, enteritis dan asma. Profil senyawa lignan dari biji, daun dan batang P. cubeba dibuat dan
dibandingkan dengan menggunakan khromatografi gas (GC), khromatografi gas-spektrometer masa
(GC-MS) dan khromatografi cair tegangan tinggi (HPLC) (Bab 4). Tiga belas lignan ditemukan pada
101
biji, lima belas pada daun dan lima pada batang. Pada Bab 5 dimuat hasil penelitian terhadap komposisi
minyak atsiri dari P. cubeba. Minyak atsiri biasanya digunakan sebagai bahan pembuat kosmetik serta
untuk tujuan pengobatan. Beberapa aktifitas farmakologi dari minyak atsiri adalah sebagai antimikroba,
anti herpes simplex, antijamur, obat jantung, proteksi lambung. Destilasi air dari biji P. cubeba
menghasilkan minyak atsiri sebanyak 11,8% dan dari daun 0,9%. Dari biji dapat diidentifikasi 105
komponen, sebesar 63,1% dari minyak atsiri, sedangkan dari daun 63 komponen dengan jumlah 78,0%
dari minyak atsiri. Jumlah total monoterpen dari minyak yang diperoleh dari biji dan daun hampir sama,
yaitu 17,2% dan 17,%. Monoterpen utama dari biji dan daun adalah -thujene, -pinene, sabinene, and
limonene. Trans-sabinenhidrat adalah komponen utama dari fraksi monoterpen teroksigenasi. Copaene, -elemene, E-caryophyllene, and caryophyllene adalah sesquiterpen utama dari minyak atisiri
biji, sedangkan E-caryophyllene, and -cadinene adalah sesquiterpen utama dari daun. Berdasarkan hasil
penelitian terhadap lignan dan minyak atsiri dari P. cubeba dapat disimpulkan bahwa selain dari biji,
daun dari tumbuhan ini juga dapat dimanfaatkan untuk tujuan pengobatan. Kesimpulan ini dapat
dijadikan dasar untuk pengembangan lebih lanjut sehingga P. cubeba bisa dijadikan untuk pengobatan
rasional (fitofarmaka).
Studi terhadap biosintesis lignan dilakukan dengan menggunakan tumbuhan Eropa, Linum
flavum L. Penggunaan podofilotoksin sebagai bahan dasar untuk produksi obat antikanker etoposide,
teniposide dan etopophos menstimulasi penelitian terhadap lignan, termasuk turunan podofilotoksin
lainnya dan produk antara dari biosintesis lignan. Pada Bab 6 ditulis studi tentang peningkatan produksi
6-metoksipodofilotoksin (6-MPT) dan penurunan produksi coniferin pada kultur suspensi sel dari L.
flavum dengan menggunakan natrium etilendiamina tetraasetat (Na2EDTA) dan senyawa penghambat
enzim glucosylrasnferase lainnya. Enzim coniferil alkohol glucosyltransferase (CAGT) menjadi katalis
pembentukan senyawa coniferin dengan menggunakan coniferil alkohol sebagai substrat. Produksi
coniferin pada kultur suspensi sel L. flavum sangat besar yaitu 12% dari berat kering. Coniferil alkohol
juga digunakan untuk pembentukan senyawa 6-MPT melalui jalur biosintesis yang berbeda dengan
coniferin. Aktivitas CAGT yang dihambat akan mengurangi produksi coniferin, sehingga jumlah
coniferil alkohol meningkat. Sebaliknya, akumulasi coniferil alkohol ini bisa digunakan sebagai bahan
antara untuk produksi senyawa 6-MPT. Na2EDTA menghambat produksi coniferin sampai 88% dan di
sisi lain meningkatkan produksi 6-MPT sampai 0,56 mg g-1 berat kering, lebih dari tiga kali lipat
dibanding kultur control. Pengurangan produksi coniferin berkorelasi dengan berkurangnya aktivitas
CAGT, seperti terlihat pada aktivitas ekstrak sel terhadap coniferil alkohol. Ini menunjukkan bahwa
Na2EDTA menghambat CAGT dan oleh karena itu mengurangi produksi coniferin. Mekanisme
penghambatan terhadap CAGT masih belum jelas. Untuk studi lebih lanjut terhadap peran CAGT dalam
biosintesis lignan telah dilakukan pemurnian parsial enzim ini dari kultur suspensi sel L. flavum.
Pemurnian sampai pada tingkat 100% sangat sulit karena ketidakstabilan enzim.
Penelitian lanjutan untuk memahami fungsi enzim CAGT adalah cloning CAGT dari kultur
suspensi sel L. flavum pada Escherichia coli (Bab 7). Hasil isolasi total RNA menunjukkan kualitas
yang cukup untuk sintesis cDNA. Satu forward dan satu reverse degenerated primer didisain
berdasarkan daerah lestari seratus glucosyltransferase dari berbagai spesies tumbuhan. Glcosyltransferas
ini di analisis menggunkan perangkat lunak MegAline dari DNASTAR Inc. Daerah lestari, yang dikenal
dengan kotak PSPG, sangat khas dan ada di semua glucosyltransferase yang berperan dalam biosintesis
bahan alam. Daerah ini juga didefenisikan sebagai sisi aktif enzim glucosyltransferase dari hewan dan
mikroorganisme. Kotak PSPG dipercayai sebagai representasi dari sisi yang berikatan dengan nukleotida
difosfat. Beberapa gen pengkode glucosyltransferase adalah kandidat yang cocok untuk disisipkan
kedalam tanaman untuk tujuan peningkatan kualitas makanan, hasil pertanian dan untuk memahami
biosintesis bahan alam yang berguna sebagai obat.
Tiga glucosyltransferase telah berhasil di kloning dari kultur suspensi sel L. flavum pada E. coli.
Dua diantaranya telah memiliki urutan nukleotida lengkap (ORF) yaitu CAGT A dan CAGT B.
102
-
*
+
,
Sedangkan urutan lengkap dari CAGT C belum berhasil diidentifikasi. Penjajaran CAGT A dan CAGT
B dengan beberapa glucosyltransferase dari berbagai tumbuhan berdasarkan basis data, menunjukkan
50% dan 40% homolog berturut-turut. Sedangkan kotak PSPG box dari CAGT A dan B menunjukkan
80% dan 89% homolog, berturut-turut. Analisis filogenetik menunjukkan bahwa CAGT A dan B
tergolong ke dalam subfamili yang sama dengan fenilpropanoid glucosyltransferase yang lain.
Walaupun ekspresi dari kedua gen ini belum berhasil dilakukan, dapat disimpulkan bahwa sekurangnya
satu dari dua CAGT berperan dalam tahap biosintesis dari coniferil alkohol untuk pembentukan
coniferin pada kultur suspensi sel L. flavum.
Pada Bab 8 dijelaskan produksi justicidin B, sebuah senyawa sitotoksik ariltetralin lignan pada
kultur sel dan akar rambut dari Linum leonii. Kultur akar rambut dihasilkan dari transformasi genetik
menggunakan Agrobacterium rhizogenes 15834 strain (tipe agropin). Produk yang dikode oleh gen rol A
dan rol C mempunyai efek sinergis pada induksi akar dan meningkatkan sensitifitas auxin. Keberhasilan
transformasi gen ini dari A. rhizogenes pada kultur akar rambut diperiksa dengan PCR. Pada produk
PCR ditunjukkan bahwa gen rol A dan rol C ditemukan pada kultur akar rambut L. Leoni. Akar rambut
yang dimodifikasi secara genetik menghasilkan produksi justicidin B (10 mg g-1 berat kering) lima kali
lipat lebih tinggi bila dibandingkan dengan kalus kontrol. Hasil ini menunjukkan bahwa teknik ini dapat
digunakan untuk meningkatkan akumulasi justicidin B. Di samping itu, penelitian terhadap efek
sitotoksik justicidin B terhadap tiga sel LAMA-84, K-562 dan SKW yang diturunkan dari leukimia
kronis dari manusia, yang menunjukkan respon yang lebih rendah terhadap obat sitotoksik karena
ekspresi yang tinggi dari protein BCR-ABL (tirosin kinase non reseptor). IC50 dari justicidin B adalah
1,2, 6,1 dan 1,5 µM untuk sel LAMA-84, K-562 dan leukimia limfoid kronis (SKW), berturut-turut.
Nilai IC50 sebanding dengan obat antikanker etoposide.
Dapat disimpulkan bahwa studi fitokimia dari dua tumbuhan obat Indonesia, juga produksi
lignan pada kultur suspensi sel pada tesis ini memberikan pendekatan ilmiah lanjut untuk pengembangan
jamu. Sedangkan studi rekayasa genetik pada dua spesies Linum memberikan kontribusi untuk
penelitian tumbuhan obat, khususnya dalam memahami biosintesis lignan sebagai salah satu golongan
metabolit sekunder penting untuk aktifitas farmakologi. Pendekatan bioteknologi dapat pula
diaplikasikan dalam upaya menggunakan tumbuhan obat sebagai sumber penemuan obat baru.
103
104