Kemunculan superbug atau bakteri super seperti methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) semakin menjadi ancaman serius dalam ranah kesehatan masyarakat dan pelayanan klinis global. MRSA merupakan bakteri patogen resisten terhadap berbagai antibiotik, termasuk metisilin, dan telah menunjukkan peningkatan signifikan dalam kasus infeksi rumah sakit di seluruh dunia. Oleh karena itu, pencarian senyawa antibakteri baru yang efektif dan inovatif menjadi kebutuhan mendesak. Dalam konteks ini, genus Streptomyces telah lama dikenal sebagai produsen utama berbagai antibiotik, salah satunya adalah kelompok poliketida aromatik yang mencakup senyawa seperti rifampisin dan rapamisin yang terbukti efektif melawan MRSA.
Sebuah terobosan baru ditemukan dari wilayah ekstrem dataran tinggi Qinghai-Tibet, tempat di mana strain baru Streptomyces berhasil diisolasi dari ekosistem unik simbiosis lichen. Strain ini, yang diberi nama Streptomyces sp. QHH-9511, menunjukkan kapasitas biosintetik yang tinggi dalam menghasilkan metabolit bioaktif dengan aktivitas antibakteri kuat. Penemuan ini tidak hanya penting dari sisi farmasetik, tetapi juga dari sudut pandang evolusi dan biogeografi mikroorganisme di lingkungan ekstrem.
Analisis lanjutan terhadap Streptomyces sp. QHH-9511 dilakukan dengan mengintegrasikan metode penambangan genom (genome mining) dan profil metabolit (metabolite profiling). Strategi ini memanfaatkan teknologi seperti sekuensing genom tingkat kromosom dan analisis metabolit berbasis kromatografi cair dengan deteksi array dioda yang digabungkan dengan spektrometri massa (liquid chromatography coupled to diode array detection mass spectrometry). Hasilnya, ditemukan bahwa genom strain QHH-9511 terdiri dari satu kromosom linier sepanjang 7.524.079 pasangan basa dengan kandungan guanin-sitosin (GC) sebesar 71,34%, serta satu plasmid melingkar berukuran 91.197 pasangan basa dengan kandungan GC sebesar 69,42%. Terdapat 7.555 gen yang berhasil dianotasi di kromosom utama dan 128 gen pada plasmid, termasuk di dalamnya 64 transfer RNA (tRNA), 18 operon ribosomal RNA (rRNA), serta tiga RNA non-koding yang menunjukkan kompleksitas regulasi biosintetik dari strain ini.
Lebih jauh, penambangan genom mengungkap adanya 36 klaster gen kandidat yang bertanggung jawab terhadap biosintesis metabolit sekunder. Sebagian besar dari klaster ini belum pernah terkarakterisasi sebelumnya, menunjukkan bahwa strain ini berpotensi menghasilkan senyawa-senyawa baru yang belum dikenal. Klaster ini diprediksi termasuk tipe poliketida sintase tipe II (type II polyketide synthase/PKS), enzim yang dikenal berperan penting dalam sintesis poliketida aromatik yang aktif secara biologis.
Dengan menggunakan platform Global Natural Product Social (GNPS) untuk pemetaan jaringan molekul, beberapa kelas metabolit yang memiliki pigmen dan aktivitas bioaktif berhasil diidentifikasi. Di antaranya terdapat granaticin, kelompok BSM (bioactive secondary metabolites), senyawa kromon, serta phaeochromycins, yang semuanya menunjukkan karakteristik struktur khas poliketida aromatik. Beberapa senyawa pigmen berhasil dipisahkan dan diidentifikasi lebih lanjut melalui spektrometri massa resolusi tinggi (high-resolution mass spectrometry) dan resonansi magnetik inti (nuclear magnetic resonance).
Tujuh senyawa poliketida aromatik dari kelompok ini menunjukkan korelasi langsung antara struktur molekul dengan aktivitas antibakteri yang dihasilkannya. Secara khusus, struktur cincin lakton yang terfusi dengan gugus karboksil pada posisi C-2 ternyata meningkatkan efektivitas antimikroba terhadap MRSA. Bukti genetik juga mendukung bahwa seluruh senyawa ini merupakan hasil percabangan metabolik (metabolic shunts) dari satu klaster PKS tipe II tunggal, memperlihatkan bagaimana biosintesis senyawa kompleks dapat dimediasi oleh ekspresi gen dari satu unit klaster biosintetik.
Penemuan ini diperkuat oleh analisis genom komparatif terhadap beberapa produsen granaticin lain yang menunjukkan bahwa klaster gen granaticin sebenarnya tersebar luas di antara spesies Streptomyces, namun hanya sedikit yang diekspresikan secara aktif tergantung pada kondisi lingkungan dan konteks epigenetik. Hal ini menegaskan bahwa faktor lingkungan ekstrim seperti di dataran tinggi Qinghai-Tibet dapat menginduksi ekspresi jalur biosintetik yang sebelumnya tidak aktif dalam kondisi laboratorium standar.
Temuan ini memberikan kontribusi besar terhadap strategi eksplorasi mikroba lingkungan ekstrem sebagai sumber baru senyawa bioaktif. Pendekatan integratif antara penambangan genom dan profil metabolit terbukti sangat efektif untuk menggali potensi tersembunyi mikroorganisme, terutama dari lingkungan yang tidak banyak tersentuh aktivitas manusia. Dalam jangka panjang, metode ini dapat menjadi model pengembangan untuk penelitian bioprospeksi lainnya, khususnya dalam penemuan obat antibakteri baru di era resistensi antibiotik yang semakin kritis.
Selain itu, pengetahuan tentang biosintesis poliketida aromatik yang diperoleh dari Streptomyces sp. QHH-9511 memperluas cakrawala kita dalam bidang biokimia metabolit sekunder. Tidak hanya membantu dalam mengidentifikasi jalur biosintesis, namun juga membuka peluang untuk rekayasa genetik melalui pendekatan bioteknologi sintetik. Ini penting untuk optimalisasi produksi metabolit bioaktif di skala industri.
Dalam perspektif ekonomi dan kesehatan masyarakat, pengembangan antibiotik baru dari strain mikroba seperti Streptomyces sp. QHH-9511 dapat membantu mengurangi beban ekonomi yang timbul dari penanganan infeksi bakteri resisten. Diperkirakan biaya perawatan pasien dengan infeksi MRSA mencapai miliaran dolar setiap tahun di tingkat global, belum termasuk risiko kematian yang lebih tinggi. Oleh karena itu, pemanfaatan bioteknologi berbasis eksplorasi alam seperti yang dilakukan dalam penelitian ini merupakan langkah strategis menuju solusi jangka panjang. Dengan demikian, penelitian ini tidak hanya memperkaya khazanah ilmiah tentang mikroorganisme dan metabolit sekunder, tetapi juga memberikan landasan yang kuat bagi pengembangan antibiotik masa depan yang lebih aman dan efektif. Keunikan genetik dan kemampuan biosintetik Streptomyces sp. QHH-9511 dari dataran tinggi Qinghai-Tibet menunjukkan bahwa alam masih menyimpan banyak rahasia yang siap diungkap melalui pendekatan ilmiah yang tepat dan inovatif.
Sumber:
Leave a Reply