Skrining Aktinomisetes Penghasil Antibiotik Asal Tanah Hutan Lindung Sungai Wain, Kalimantan Timur dan Analisis Biosynthetic Gene Clusters (BGCs)

Hasnadhiazahra Rohadi, Prof. Dr. Endah Retnaningrum, M.Eng., Dr. Dra. Shanti Ratnakomala, M.Si.

2025 | Tesis | S2 Biologi

Aktinomisetes adalah bakteri gram positif yang mendominasi dan tersebar di lingkungan tanah. 80% antibiotik yang ada di dunia berasal dari Aktinomisetes. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan skrining dan analisis Aktinomisetes dari tanah hutan lindung Sungai Wain untuk mengetahui potensinya sebagai antimikroba, antibiofilm, dan antioksidan. Beberapa tahapan dalam penelitian ini meliputi: 1) Menumbuhkan kembali isolat Aktinomisetes yang telah di preservasi sebanyak 96 isolat; 2) Skrining awal dengan metode double layer agar plug diffusion; 3) Produksi metabolit sekunder isolat potensial; 4) Pengujian sekunder meliputi minimum inhibition concentration, konsentrasi minimum bakterisidal, uji anti-biofilm, dan uji anti-oksidan 5) Karakterisasi kultural, morfologis, fisiologis, dan biokimiawi; 6) Karakterisasi molekuler gen 16S rRNA 6) Deteksi gen sintesis Poliketida (PKS) dan sintesis non-ribosom peptida (NRPS) 7) Karakterisasi senyawa isolat Aktinomisetes potensial menggunakan GC-MS. Skrining awal dilakukan terhadap tiga bakteri uji (Escherichia coli InaCC B005, Staphylococcus aureus InaCC B004, Bacillus subtilis InaCC B001). K22S-22, 31, dan 36 memiliki zona hambat tertinggi pada preliminary skrining dan berlanjut ke konsentrasi hambat minimum (MIC). K22S-22 menunjukkan aktivitas paling signifikan dalam menghambat Staphylococcus aureus InaCC B004 dan B.subitilis InaCC B 001 dalam analisis MIC dengan nilai IC50 masing-masing sebesar 1,033±0,033 ?g/mL dan 4,155±0,028 ?g/mL. K22S-22 dikarakterisasi secara fenotipik dan diidentifikasi secara molekulersebagai spesies Streptomyces rapamycinicus. K22S22 memiliki Polyketide Synthase (PKS) - I, II, dan Non ribosomal peptide synthase (NRPS) dalam deteksi gen berdasarkan amplifikasi primer spesifik. Isolat K22S-22 memiliki aktivitas antioksidan yang kuat dengan IC50 aktivitas penangkap DPPH (2,2- difenil-1-pikrilhidrazil) sebesar 67,59±0,020 µg/mL. IC50 K22S-22 dalam konsentrasi penghambatan biofilm sebesar 4,541±0,124 µg/mL terhadap Staphylococcus aureus strain ATCC 25923, sedangkan nilai eradikasi biofilm EC50 sebesar 50,71±0,029 µg/mL. Analisis Kromatografi Gas-Spektroskopi Massa (GC-MS) menunjukkan asam Hexadecanoic sebagai senyawa yang signifikan berdasarkan persentase area. Penelitian ini menemukan Streptomyces potensial, penghasil senyawa yang dapat menghambat strain bakteri MDR, yang memiliki aktivitas antioksidan, dapat menghambat pembentukan biofilm, dan membasmi biofilm yang telah terbentuk sebelumnya. Selain itu, isolat K22S-22 mungkin merupakan kandidat untuk spesies atau strain Streptomyces baru.

Actinomycetes are gram-positive bacteria that dominate and are widely distributed in soil environments. 80% of antibiotics in the world are derived from actinomycetes. This study aims to screen and analyse actinomycetes from the soil of Sungai Wain protected forest to determine their potential as antimicrobials, antibiofilms, and antioxidants. Several stages in this research include: 1) Preliminary screening; 3) Secondary metabolite production of potential isolates; 4) Secondary testing, including minimum inhibition concentration (MIC), minimum bactericidal concentration (MBC), anti-biofilm assay, and antioxidant assay; 5) Cultural, morphological, physiological, and biochemical characterization; 6) Molecular characterization of the 16S rRNA gene; 7) Detection of polyketide synthase (PKS) and non-ribosomal peptide synthetase (NRPS) genes; 8) Characterization of compounds from potential actinomycete isolates using GC-MS. Initial screening was conducted against three test bacteria (Escherichia coli InaCC B005, Staphylococcus aureus InaCC B004, Bacillus subtilis InaCC B001). K22S22, 31, and 36 had the highest zone of inhibition in the preliminary screening and progressed to the minimum inhibitory concentration (MIC). K22S-22 showed the most significant activity in inhibiting Staphylococcus aureus and Bacillus subtilis in MIC analysis with IC50 values of 1.033±0.033 ?g/mL and 4.155±0.028 ?g/mL, respectively. K22S-22 was phenotypically characterized and molecularly identified as Streptomyces rapamycinicus species. K22S-22 has PKS I, II, and NRPS in gene detection based on specific primer amplification. Isolate K22S-22 had vigorous antioxidant activity with IC50 DPPH capture activity of 67.59±0.020 µg/mL. IC50 of K22S-22 in biofilm inhibition concentration was 4.541±0.124 µg/mL against Staphylococcus aureus strain ATCC 25923, while EC50 biofilm eradication value was 50.71±0.029 µg/mL. Gas Chromatography-Mass Spectroscopy (GC-MS) analysis showed Hexadecanoic acid as a significant compound based on percentage area. This study found Streptomyces which has potential in producing antimicrobial compound, which inhibit the Multi Drug Resistance (MDR) bacterial strains, have an great antioxidant activity, inhibit biofilm formation, and eradicate pre-formed biofilms.

Kata Kunci : Skrining, Aktinomisetes, Antibiotik, Antioksidan, Antibiofilm, GC-MS, Biosynthetic Gene Clusters (BGCs).