Pharmaceutical Microbiology – Improvement of Metabolites Production

Improvement of metabolites production

Primary metabolites

Metabolit primer adalah suatu metabolit atau molekul yg merupakan produk akhir atau produk antara dalam proses metabolisme makhluk hidup. Fungsinya esensial bagi kelangsungan hidup organsime tersebut. contohnya : protein, lemak, karbohidrat

Karena sifatnya yg esensial bagi kelangsungan hidup, metabolisme primer (proses penghasil metabolit primer) terjadi pada semua makhluk hidup.  Ciri2 metabolit primer:

  1. Terbentuk melalui metabolisme primer
  2. Memiliki fungsi esensial dan jelas bagi kelangsungan hidup organisme tsb
  3. Sering berhubungan dengan pertumbuhan organisme penghasilnya
  4. Bersifat tidak spesifik karena ada pada hampir semua makhluk hidup
  5. Dibuat, lalu disimpan secara intraseluler
  6. Dibuat dalam jumlah yang cukup banyak

Secondary metabolites

Metabolit sekunder adalah hasil metabolisme yang tidak terlibat dalam pertumbuhan organisme tersebut. Biasanya diproduksi setelah fase pertumbuhan lengkap dan memasuki fase stasioner

Ciri2 metabolit sekunder:

  1. Dibuat melalui metabolisme sekunder
  2. Diproduksi selama fase stasioner
  3. Dibuat dan disimpan ekstraseluler
  4. Hanya dibuat oleh spesies tertentu dalam jumlah terbatas

Biosynthesis pathway

Untuk mengontrol biosintesisnya, biasanya dilakukan kontrol dengan feedback control. Baik feedback inhibition, reedback repression dan pengaturan lainnya.

  • Feedback Inhibition : Produk akhir menghambat aktifitas dari enzim yg mengkatalisis salah satu reaksi (biasanya reaksi pertama). Efeknya cepat
  • Feedback repression : Produk akhirnya menghambat sintesis dari enzim dalam proses tersebut. Bisa satu enzim, atau menghambat beberapa enzim bahkan semua enzim. Efeknya lambat

Mekanisme penghambatan atau pengendalian aktivitas metabolik mikroorganisme bisa pake salah satu mekanisme maupun keduanya. Nah kalo jalurnya g bercabang, biasanya pengaturannya relatif mudah daripada yg jalurnya bercabang. Kalo jalurnya bercabang ada beberapa pengendalian:

  • Multivalent/concerted feedback control : Karena bercabang hasil akhirnya lebih dari 1 kan? Nah apabila terjadi kelebihan dari semua hasil produk, enzim pertama yg terdapat di jalur biosintesis akan diinhibisi atau direpresi
  • Cooperative feedback control : Hampir sama kaya multivalen. Kontrol ini terjadi saat kelebihan semua hasil akhir akan mengakibatkan represi atau inhibisi sinergis. Kalo kelebihan salah sat hasil saja, kan cabang satunya berlebih, sehingga hasilnya kan berlebih juga. Karenanya terjadi aksi penghambatan pada jalur antara (cabang) pada jalur berlebih dan disesuaikan dengan produk yg diperlukan
  • Cumulative Feedback control : setiap hasil akhir produk akan menghambat enzim pertama dengan presentase tertentu. MIsalnya produk 1 mengurangi 50% aktivitas enzim pertama
  • Sequential feedback control : Jalur metabolisme awal akan dihambat oleh prodk yg dihasilkan sebelum reaksi mengalami percabangan. Lalu masing2 cabang dihambat oleh produk akhir masing2
  • Pengendalian Isoenzim : Isoenzim sendiri merupakan enzim yg mengkatalisis reaksi yg sama tapi beda dalam kontrolnya. Sehingga apabila dalam salah satu reaksi dikatalisis oleh lebih dari satu isoenzim, maka isoenzim yg berbeda tsb akan diatur oleh hasil akhir yg berbeda. Sedangkan pada jalur yg dikatalisis oleh hanya satu enzim, maka penghambatan disebabkan oleh seluruh produk akhir.

Strategies for improving metabolites production

Fact:

Pada mikroorganisme normal, hasil produk disintesis dengan jumlah yang tidak lebih besar dari jumlah yg diperlukan untuk tumbuh. Sedangkan pada industri atau produksi, produk metabolisme diperlukan dalam jumlah yg lebih besar daripada jumlah biasa yg digunakan untuk pertumbuhan

What should we do then?

Untuk meningkatkan produksi metabolit mikroorganisme dilakukan dengan memodifikasi mekanisme pengendalin. Caranya:

1. Mengisolasi mikroorganisme mutan yang tidak menghasilkan hasil akhir yang bersifat inhibitor atau represor umpan balik (auxotrophic mutant).

Misalnya produksi lisin

Dalam biosintesis lysin secara normal, ada namanya enzim homoserin dehidrogenase yang mengkatalisis produksi treonin (treonin dan lysin ada di cabang yg beda.. maaf g nemu gambarnya😦 ). Pada mutan Corynebacterium glutamicum bakteri ini kekurangan hormon ini. Sehingga cabang ke treonin kan berkurang, dan produksi ke cabang lysin meningkat. Nah selain itu biasanya kan kalo kelebihan lysin dia akan menginhibisi terhadap enzim dihidripirokinat sintetase dan dihidropikolinat reduktase yang ada di awal cabang biosintesisnya. Tp di muta tsb g terjadi itu.

2. Memanipulasi enzim2 pengatur sehingga tidak lagi mengenali metabolit yg bersifat inhibitor atau represor

3. Memodifikasi permeabilitas dinding sel mikroorganisme

Misalnya pengaturan permeabilitas dinding sel C. glutamicum dengan level biotin. Bila biotin rendah maka dinding sel tidak terbentuk sempurna. Sehingga hasil asam glutamat akan dieksresikan keluar sel melalui membran. Atau bisa juga dikasih antibiotik sehingga sintesis membrannya tidak sempurna.

About denikrisna

An ordinary boy. a future pharmacist

Posted on November 1, 2010, in Mikrobiologi Farmasi and tagged . Bookmark the permalink. Tinggalkan komentar.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: