Biosintesis 6,7-Anhidroeritromisin melalui penghambatan reduksi enoil oleh isoniazid pada fermentasi Saccharopolyspora erythraea ATCC 11635

ARIANINGRUM, Retno, Prof.Dr. Umar Anggara Jenie, MSc.,Apt

2002 | Tesis | S2 Bioteknologi

Eritromisin dan turunannya masih merupakan antibiotik pilihan, tenrtama untuk menghambat aktivitas bakteri yang resisten terhadap penisilin. Namun eritromisin memiliki kelemahan, yaitu tidak stabil &lam kondisi asam. Ketidakstabilan eritromisin diinisiasi oleh adanya serangan nukleofilik internal c h i gugus hidroksi C-6 terhadap gugus karbonil C-9. Pada proses biosintesis bagian aglikon dari eritromisin A, yaitu 6deoksieritonolid B (&DEB), diketahui bahwa pada langkah ke-empat kondensasi prekusor terjadi reduksi enoil terhadap senyawa memungkinkan terjadinya proses hidroksilasi pada C-6 dari 6-DEB sehingga terbentuk gugus hidroksi C-6. Penelitian ini bertujuan untuk membuat turunan eritromisin barn yang tahan terhadap asam tetapi masih memiliki aktivitas antibiotik, yaitu dengan cam penambahan isoniazid (INH) pada fermentasi Sac. erythraeu ATCC 11635 (penghasil eritromisin). Penambahan INH ke dalam fermentasi dilakukan untuk menghambat reduksi enoil yang terjadi pa& langkah ke-ernpat biosintesis 6-DEB. Terhambatnya reduksi enoil ini diharapkan dapat menghasilkan turunan 6-DEB baru yang memiliki gugus tak jenuh A6-7 sehingga proses hidroksilasi C-6 tidak tejadi. Dengan demikian pada a h r proses biosintesis akan dihasilkan tunman A6,'- anhidroeritromisin. Turunan eritromisin ini diharapkan memiliki ketahanan asam yang lebih baik dibanding dengan eritromisin. Fermentasi Suc e ythrueu ATCC 1 1635 dilakukan tanpa INH dan dengan penambahan INH dalam kultur gojog dan fermentor. Optimasi penambahan INH dilakukan padd kultur gojog dengdn van'asi : 0,05; O,?; 0,2; 0,3; 0,4 dan 0,5%. .Metabolit hasil fermentasi dianalisis dengan kromatografi lapis tipis (KLT) dan spektrofotometri FT-IR. Potensi antibiotik diuji dengan bakteri Micrococcus lufeus ATCC 9341. Uji ketahanan asam metabolit baru turunan eritromisin dilakukan dengan pendekatan spek-trofotometrik FT-IR berdasarkan intensitas absorpsi vibrasi dari gugus C=O serta pendekatan mikrobiologik dengan bakteri uji M. luteus. Pada fermentasi Suc. erythrueu ATCC 1 1635 tanpa INH di kultur gojog dan fermentor dihasilkan eritromisin A sebagai komponen mayor . Fermentasi dengan penambahan INH dalam kultur gojog diperoleh metabolit baru A-KG serta metabolit B-F dan D-F dalam fermentor. Kadar INH optimum untuk menghasilkan metabolit baru tersebut adalah sebesar 0,2%. Berdasarkan analisis spektrofotometri FT-IR, nampak bahwa B-F dan D-F merupakan turunan eritromisin yang mengandung gugus C=C pada posisi A697, yang kemungkinan membentuk sistem konjugasi dengan bentuk enol dari gugus C=O pada C-9, yang berakibat bergesernya puncak vibrasi C=O tersebut ke bilangan gelombang yang Iebih kecil. Metabolit baru ini memiliki ketahanan asam dan potensi antibiotik sampai pH 3. Ketahanan asam dan potensi ini lebih baik dibanding dengan eritromisin A.

Erythromycin and its derivative are still antibiotics of choice especially for bacteria resistant to Penicillins. However, erythromycin is not stable in acid condition, due the extensive acid catalyzed decomposition. The decomposition of erythromycin is initiated by nucleophilic attack of 6-hydroxyl (C6-OH) on the carbonyl at C-9 (Cs=O). In the biosynthesis of erythromycin A-aglycone, i.e. 6- deoxyerythronolid (6-DEB), an enoyl reduction process which converts the unsaturated intermediate into its saturated form, occurs in the step four of the precursor condensations. The end product of this biosynthesis form the Cs-OH. The research is to produce new erythromycin derivative which is stable in acidic condition but still having antibiotic activity, by inhibition of enoyl-reduction process through an additional isoniazid (INH) into fermentation of Sac. erythraea ATCC 11635 (an erythromycin producer). The inhibition was expected to produce A6~7-anhydroerythromycidne rivgtives which have unsaturated groups of A6,7,s o that the further hydroxylation process did not occur at C-6. Thus, the biosynthesis would produce A677-anhydroerythromycind erivative(s). These product were expected to be more stable in acidic condition than erythromycins. Fermentation of Sac. erythraea ATCCC 11635 were carried out with and with no additional INH in shaking and fermentor cultures. To find out the optimum concentration of additional INH, a series of 0,05; 0,l; 0,2; 0,3; 0,4 and 0,5% INH respectively was added into each culture were analyzed using thin layer chromatography (TLC) and FT-IR spectrophotometry. The antibiotic activity was tested microbiologically using Micrococcus luteus ATCC 9341. The acid stability of the product were indicated through the vibration intensity of C=O group in spectrophotometer FT-IR and antibiotic activity against M. luteus. Erythromycin A was a major product in fermentation of Suc. erythrueu ATCC 11635 without additional INH. The isolating new metabolites: A-KG was obtained from the shake fermentation with additional INH; while B-F and D-F were from the fermentor with additional INH. The optimum concentration of additional INH was 0,2%. Based on the FT-IR spectrograms’ analyses, it was indicated that the B-F and D-F were erythromycin derivatives which have a C=C bond at A6*7 position. This bond is possible to form a conjugation system with enol-form of C=O at C-9; so that vibration peak of Cg=O was shifted into a lower wave-number. These new metabolite kept on having acid stability and antibiotic activity in lower pH up to 3; which were much better than those of erythromycin A.

Kata Kunci : Bioteknologi,Eritromisin,INH,Fermentasi Erythraea ATCC 11635