Aktivitas Antifungi dan Antibiofilm Ekstrak Bacillus velezensis Strain BP1 Terhadap Candida albicans: In Vitro Bioassay, Metabolomic, In Silico Molecular Docking

Henra, Ir. Jaka Widada, M.P., Ph.D.; Dr. Ema Damayanti, S.Si., M.Biotech.

2024 | Tesis | S2 Bioteknologi

Jamur pembentuk biofilm, Candida albicans adalah agen penyebab utama penyakit kandidiasis. Tingginya tingkat resistensi terhadap obat antifungi membuat pengobatan penyakit ini menjadi lebih sulit. Bacillus dapat mensintesis senyawa metabolit sekunder yang diketahui bersifat antifungi terhadap C. albicans, namun aktivitas antibiofilmnya belum diketahui. Penelitian ini bertujuan untuk mengeksplorasi senyawa metabolit sekunder Bacillus BP1 yang diisolasi dari sarang Trigona laeviceps sebagai antifungi dan antibiofilm terhadap C. albicans. Metode penelitian meliputi produksi metabolit sekunder, uji aktivitas antifungi, antibiofilm dan kuantifikasi biofilm secara in vitro, analisis metabolomik dan genomik, serta molecular docking terhadap protein target yang berperan dalam pembentukan biofilm C. albicans. Pendekatan ini membuktikan bahwa ekstrak Bacillus BP1 dapat menghambat pertumbuhan dan pembentukan biofilm pada C. albicans dan semakin baik seiring dengan peningkatan konsentrasi dengan menghalangi pemanjangan dan merusak struktur hifa melalui penghambatan tahap proliferasi. Analisis metabolomik dan genomik dilakukan terhadap ekstrak metanol BP1-P (ekstrak biomassa sel) dan ekstrak etil asetat BP1-S (ekstrak supernatan bebas sel). Analisis untargeted LC-HRMS mendeteksi empat senyawa dengan sifat antifungi. Whole genome sequencing (WGS) mendeteksi isolat Bacillus BP1 sebagai spesies Bacillus velezensis strain NRRL B-41580 memiliki 12 BGCs berdasarkan prediksi PRISM 4.4.5 dan 6 BGCs berdasarkan prediksi BAGEL4. Senyawa betaine, oleamide, l-fenilalanin, dan l-piroglutamat dapat berikatan dengan protein target melalui ikatan hidrogen dan alkil dengan nilai afinitas yang rendah dan RMSD <2>molecular docking dan terbukti dapat menghambat pembentukan biofilm C. albicans.

The biofilm-forming fungus, Candida albicans is candidiasis disease's primary causative agent. The high level of resistance to antifungal drugs makes the treatment of this disease more difficult. Bacillus can synthesize secondary metabolite compounds known as antifungal against C. albicans, but their antibiofilm activity has yet to be discovered. This study aims to explore the secondary metabolite compounds of Bacillus BP1 which were isolated from Trigona laeviceps nests as antifungal and antibiofilm against C. albicans. The research methods included the production of secondary metabolites, antifungal, antibiofilm activity tests and biofilm quantification in vitro, metabolomic and genomic analysis, and molecular docking of target proteins that play a role in C. albicans biofilm formation. This approach proved that Bacillus BP1 extracts can inhibit the growth and biofilm formation of C. albicans and get better as the concentration increases by blocking the elongation and damaging the hyphal structure by inhibiting the proliferation stage. Metabolomic and genomic analyses were performed on methanol extract BP1-P (cell biomass extract) and ethyl acetate extract BP1-S (cell free supernatant extract). Untargeted LC-HRMS analysis detected four compounds with antifungal properties. Whole genome sequencing (WGS) detected  Bacillus BP1 isolate as Bacillus velezensis species strain NRRL B-41580 having 12 BGCs based on PRISM 4.4.5 prediction and 6 BGCs based on BAGEL4 prediction. Betaine, oleamide, l-phenylalanine, and l-pyroglutamate compounds can bind to target proteins through hydrogen and alkyl bonds with low-affinity values and RMSD <2>C. albicans biofilm formation. 

Kata Kunci : Candida albicans, Bacillus BP1, metabolit sekunder, antifungi, antibiofilm, molecular docking / Candida albicans, Bacillus BP1, secondary metabolite, antifungal, antibiofilm, molecular docking.