Disertasi

Identifikasi potensi antibiotik dari bakteri yang bersimbiosis dengan spons Xestospongia testudinaria. = Identification Potential of Secondary Metabolite Antibiotics from bacteria symbiosis with Sponge Xestospongia testudinaria.

Tujuan: Spons merupakan salah satu dari biodiversitas laut yang banyak menghasilkan senyawa antibiotik, salah satunya adalah Xestospongia testudinaria. Metabolit sekunder dapat dihasilkan dari simbiosis bakteri dengan spons Xestospongia testudinaria. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk identifikasi potensi antibiotik dari bakteri yang bersimbiosis dengan X. testudinariadan mekanisme kerja sebagai antibiotik untuk bidang kesehatan. Metode: Pengambilan spon dilakukan secara purposive menggunakan SCUBA Diving pada kedalam laut ± 20 m. Waktu penelitian dilakukan pada Maret 2015-September 2017. Isolasi dan skrining mikroba penghasil antibiotik dilakukan dengan mengambil sampel spons dari Perairan Sorong (Papua) dan Perairan Tanjung Pecaron (Jawa Timur). Isolat terpilih digunakan dalam proses fermentasi untuk produksi senyawa metabolit sekunder. Isolat bakteri diekstraksi dengan menggunakan pelarut organik antara lain n-heksana, etilasetat dan etanol dari ketiga ekstrak diuji aktivitas antibakteri. Ekstrak etilasetat difraksinasi dengan kromatografi kolom dan hasil fraksinasi digabung berdasarkan persamaan bentuk dan jarak rambat dari spot. Hasil fraksinasi di lakukan uji antibakteri dan dipilih subfraksi yang paling kuat. Subfraksi yang terpilih dilakukan isolasi dengan menggunakan KLT preparatif dan dimurnikan. Senyawa murni yang dihasilkan dikarakterisasi strukturnya dengan spektrofotometer UV-Vis, FT-IR dan KG-MS. Mekanisme aksi dari senyawa antibakteri dilakukan dengan mengukur kebocoran membran sel bakteri menggunakan Spektrofotometer AAS dan morfologi sel bakteri dengan menggunakan Transmisi Elektrom Mikroskop (TEM).Uji aktivitas antibakteri dilakukan terhadap beberapa bakteri isolat rumah sakit yang resisten dan beberapa bakteri uji laboratorium baik bakteri Gram positif maupun bakteri Gram negatif. Hasil: Diperoleh mikroba penghasil antibakteri Micrococcus luteus MB 26 yang diisolasi dari spons X.testudinaria asal Perairan Sorong (Papua) dan Bacillus licheniformis yang diisolasi dari spons X. testudinaria asal Perairan Tanjung Pecaron (Jawa Timur). Isolat bakteri simbion Xp 4.2 memiliki aktivitas antibakteri terhadap E. coli ATCC 25922 dengan diameter hambatan 2,4±2,5 cm, K. pneumoniae ATCC 13833 dengan diameter hambatan 2,2±0,5cm dan B. subtilis ATCC 6633 dengan diameter hambatan 1,2±0,64 cm. Ekstrak etilasetat dari isolat bakteri simbion Xp 4.2 memiliki aktivitas antibakteri terhadap K. pneumoniae ATCC 13833 dengan diameter hambatan 1,95±0,55 cm. Hasil fraksinasi ekstrak etilasetat dengan kromatografi kolom di dapatkan 109 fraksi dan digabung menjadi 13 subfraksi. Hasil uji antibakteri subfraksi V memiliki aktivitas antibakteri terhadap K. pneumoniae ATCC 13833 dengan diameter hambatan 1,35±0,65 cm. Hasil isolasi dengan KLT preparatif di dapat senyawa murni dan memiliki aktivitas antibakteri yang lemah pada konsentrasi 100, 50, 25, 10, 5 dan 0,5µg/disk dengan diameter hambatan berturut-turut sebesar 1,24±0,11, 1,18±0,13, 1,05±0,14, 1,03±0,10, 0,93±0,14 dan 0,67±0,14 karena diameter hambatan < 12 mm. Hasil karakterisasi senyawa metabolit sekunder yang diisolasi dari M. luteus MB 26 diperkirakan merupakan golongan asam lemak rantai panjang seperti asam octakosanoat, metil palmitat, asam heksadekanoat, 1-tetradekanol, asam benzenpropionat dan piridin 3-karboheksamit. Mekanisme kerja antibakteri berdasarkan integritas membran menyebabkan kebocoran membran sehingga terjadi pelepasan ion-ion Ca+2 , Mg2, K+ dan metabolit seluler pada membran sel bakteri. Isolat bakteri simbion Xp 2-10 memiliki aktivitas antibakteri terhadap P. aeruginosa ATCC 27853 dengan diameter hambatan 1,963±0,35 cm dan P. aeruginosa isolat RS dengan diameter hambatan 2,34±0,95cm. Ekstrak etilasetat dari isolat bakteri simbion X2-10memiliki aktivitas antibakteri terhadapP. aeruginosa ATCC 27853 dengan diameter hambatan 1,756±0,25 cm dan P. aeruginosa isolat RS dengan diameter hambatan 2,51±0,45cm. Hasil fraksinasi dengan kromatografi kolom di dapatkan 160 fraksi dan digabung menjadi 3 subfraksi. Hasil uji antibakteri subfraksi III memiliki aktivitas antibakteri terhadap P. aeruginosa ATCC 27853 dengan diameter hambatan 2,51±0,75 cm dan P. aeruginosa isolat RS dengan diameter hambatan 1,95±0,45cm. Kesimpulan: Senyawa metabolit sekunder yang dihasilkan dari M.luteus MB 26 tidak memiliki aktivitas antibakteri terhadap bakteri isolat rumah sakit yang resisten tetapi mampu menghambat bakteri Klebsiella pneumoniae ATCC 13833 secara in vitro. Senyawa metabolit sekunder yang dihasilkan dari B. licheniformis memiliki aktivitas antibakteri terhadap P. aeruginosaATCC 27853 serta P. aeruginosa isolat RS. Penelitian ini menunjukan potensi senyawa metabolit sekunder dari bakteri yang bersimbiosis dengan spons X. testudinaria sebagai antibakteri untuk aplikasi di bidang biomedik.
Kata kunci : Xestospongia testudinaria, Micrococcus luteus MB 26, Bacillus licheniformis, asam lemak rantai panjang, antibakteri.


Objective: Sponge is one of marine biodiversities that produces many antibiotic compounds, one of which is Xestospongia testudinaria. Secondary metabolites can be produced from sponge association between Xestospongia testudinaria and bacteria. The research aims is to explore the richness of Indonesian marine biodiversity by isolating and screening bacteria producing antibiotics as well as their characterization and working mechanism produced as antibiotics for the health. Method: Sponge taking is done by purposive using SCUBA Diving ± 20 m into sea. The study was conducted in March 2015 to September 2017. Isolation and screening of antibiotic-producing microbes was done by taking sponge samples from Sorong Waters (Papua) and Tanjung Pecaron Waters (East Java). Selected isolates were used in the fermentation process for the production of secondary metabolite compounds. Bacterial isolates were extracted by using organic solvents such as n-hexane, ethylacetate and ethanol from all three extracts tested for antibacterial activity. Ethylacetate extracts were fractionated by column chromatography and the fractionation results were combined based on form equations and creepage distances from the spot. Fractionation results in the antibacterial test and selected the most powerful subfraction. The selected substraction is isolated by preparative and purified TLC. The resulting pure compounds were characterized by their structure with UV-Vis, FT-IR and GC-MS spectrophotometers. The action mechanism of the antibacterial compound was performed through measuring the leakage of bacterial cell membranes by using AAS Spectrophotometer as well as measuring the morphology of bacterial cells by using the Transmission Electron Microscope. Result: Micrococcus luteus MB 26 antibacterial bacteria isolated from X.testudinaria sponge from Sorong waters (Papua) and Bacillus licheniformis isolated from sponge X. testudinaria from Tanjung Pecaron (East Java) waters. Bacterial isolates symbiont Xp 4.2 had antibacterial activity against E. coli ATCC 25922 with diameter of inhibition as 2.4 ± 2.5 cm, K. pneumoniae ATCC 13833 with a diameter of inhibition of 2.2 ± 0.5 cm and B. subtilis ATCC 6633 with a diameter of inhibition as 1.2 ± 0.64 cm. Ethylacetate extract from bacteria isolated symbiont Xp 4.2 has antibacterial activity against K. pneumoniae ATCC 13833 with a diameter of inhibition as 1.95 ± 0.55 cm. The result of fractionation by column chromatography was obtained 109 fractions and merged into 13 subfractions. The result of antibacterial test of subfraction V has antibacterial activity against K. pneumoniae ATCC 13833 with a diameter of inhibition 1.35 ± 0.65 cm. The results of isolation with preparative TLC in pure compound and have antibacterial activity at concentrations of 100, 50, 25 and 10 μg / disc with diameter of inhibiton respectively of 1.24 ± 0.11, 1.18 ± 0.13, 1.05 ± 0.14 and 1.03 ± 0.10 whereas concentrations of 5 and 0.5 μg / disc had no antibacterial activity due to a diameter of inhibition < 10 mm. The resultant characterization of secondary metabolite compounds isolated from M. luteus MB 26 was a chain fatty acid group such as octacosanoic acid, methyl palmitate, hexadecanoic acid, 1-tetradecanol, benzenpropionic acid and pyridine 3-carbohexamide. The antibacterial action mechanism based on membrane integrity causes membrane leakage resulting in release of Ca + 2, Mg2, K + ions and cellular metabolites in bacterial cell membranes. Bacterial isolates symbiont Xp 2-10 had antibacterial activity against P. aeruginosa ATCC 27853 with a diameter of inhibiton 1.963 ± 0.35 cm and P. aeruginosa isolate from hospital with a diameter of inhibiton as 2.34 ± 0.95cm. Ethylacetate extract of bacterial isolate X2-10bacterial has antibacterial activity against P. aeruginosa ATCC 27853 with a diameter of inhibition as 1.756 ± 0.25 cm and P. aeruginosa isolate from hospital with a diameter of inhibition as 2.51 ± 0.45cm. Fractionation results with column chromatography obtained 160 fractions and combined into 3 subfractions. The results of the antibacterial subfraction III test have antibacterial activity against P. aeruginosa ATCC 27853 with a diameter of inhibition as 2.51 ± 0.75 cm and P. aeruginosa isolate from hospital with a diameter of inhibition as 1.95 ± 0.45cm. Conclusion: The secondary metabolite compounds produced from M. luteus MB 26 have no antibacterial activity against resistant bacterial isolates but are capable of inhibiting the Klebsiella pneumoniae ATCC 13833 bacteria in vitro. Secondary metabolite compounds produced from B. licheniformis have antibacterial activity against P. aeruginosa ATCC 27853 and P. aeruginosa isolate from hospital. This study shows the potential of secondary metabolite compounds from bacteria symbiotic with X. testudinaria sponge as antibacterial for biomedical applications.
Keywords: Xestospongia testudinaria, Micrococcus luteus MB 26, long chain of fatty acids, antibiotics.