METABOLISME SEKUNDER MIKROORGANISME

Variasi poliketida yang mungkin terjadi Variasi 1 : sejumlah unit berikatan membentuk suatu rantai yg terdiri dari 4 unit atau lebih. Paling besar :...

6 downloads 567 Views 79KB Size
METABOLISME SEKUNDER MIKROORGANISME Marlia Singgih Wibowo School of Pharmacy ITB

Pertanyaan tentang Metabolisme sekunder  Apa bedanya dengan metabolisme primer?  Apa karakteristik metabolit sekunder?  Apa manfaat metabolit sekunder bagi

mikroorganisme? Dan apa manfaatnya bagi manusia?  Bagaimana jalur biosintesis metabolit sekunder?  Bagaimana memanipulasi biosintesis metabolit sekunder?

Metabolit sekunder dikelompokkan berdasarkan :  Struktur kimianya (misalnya : golongan

senyawa nitrogen siklik, senyawa betalaktam, dll.)  Jenis produsennya (misalnya : mikotoksin, bakteriotoksin, dll.)  Aktivitasnya (antibiotik, imunosupresan, dll.)

Jalur biosintesis metabolit sekunder  Jalur biosintesis sederhana, dengan 1 produk

P (sebagai produk akhir) A

B

C

P

Kadar P merupakan feedback inhibition

 Jalur biosintesis bercabang, baik produk P1 dan

P2 masing-masing atau bersama-sama mempengaruhi perubahan C menjadi D dan E

A

B

D

P1

E

P2

C

 Jalur biosintesis bercabang, dengan multivalen

feedback. Baik produk P1 dan P2 bersama-sama mempengaruhi perubahan A menjadi B, dan secara masing-masing mempengaruhi perubahan C menjadi D dan E

A

B

D

P1

E

P2

C

Keragaman dalam metabolisme sekunder  Lebih dari 50 keragaman dapat terjadi dari

satu senyawa induk yang diproduksi oleh suatu mikroorganisme  Senyawa yang semula diduga satu ternyata dapat merupakan campuran beberapa senyawa yang sangat berdekatan strukturnya, mungkin hanya berbeda satu atau lebih gugus rantai sampingnya, dll.  Contoh : antrakinon (anthraquinone) dapat dibuat dari endokrosin (endocrocin)

Me Viocristin

Me

O

OH

OH

OH O

MeO H OH

Me O

O OH

Isoviocristin Rubrocristin

Kelompok senyawa khusus dan senyawa antara dalam metabolisme sekunder  Dalam metabolisme sekunder, sejumlah

gugus fungsi kimia, senyawa antara dan beberapa senyawa khusus terbentuk di luar jalur metabolisme primer (tidak terbentuk pada jalur metabolisme primer)  Oleh karena itu metabolisme sekunder tidak seluruhnya menggambarkan gabungan unit2 struktur dari metabolisme primer

Metabolit sekunder dengan ikatan Klor dan Brom  Klor (Cl) atau Brom (Br) terikat secara

kovalen  Contoh : Kloramfenikol, Griseofulvin, Klortetrasiklin, pirolnitrin, dan lain-lain  Untuk mempelajari biosintesisnya, digunakan Klorin radioaktif yang ditambahkan ke dalam medium pertumbuhan mikroorganisme penghasil metabolit tersebut, selanjutnya metabolit bertanda dapat dianalisis

Senyawa-senyawa yang mengandung nitrogen tak lazim  Beberapa senyawa metabolit sekunder

mengandung gugus nitrogen yang tidak lazim, misalnya nitro, nitroso, siano, diazo, nitrilo, isonitrilo, gugus asam hidroksamat, dan lain-lain  Contoh : Azaserin, alazopeptin, borrelidin, toyocamisin, alanosin, xantosilin, isonitrin A, ferioksamin, dll.

Senyawa-senyawa yang mengandung Fosfor  Senyawa penting yang mengandung fosfor dalam

metabolisme primer misalnya ester2 asam fosfat, sedangkan pada metabolisme sekunder yang lebih berperan adalah senyawa fosfor seperti fosfonat, fosfinat, fosfonamidat  Contoh : Fosfonomisin, plumbemisin B, fosforamidon  Namun metabolit sekunder yg mengandung fosfor ini jumlahnya sedikit, kemungkinan disebabkan karena senyawa ester asam fosfat mudah terurai sehingga sukar dideteksi

Senyawa Organometal  Senyawa metabolit sekunder yang

mengandung logam, kebanyakan senyawa kompleks Fe (iron)  Contoh ferioksamin, ferikrosin, coprogen, ferroverdin (dengan fe bivalen), ferimisin A, dll.  Logam lain misalnya magnesium (magnesidin), tembaga (bleomisin, pleomisin)

Metabolit sekunder lain  Yang mengandung Boron : boromisin,

aplasmomisin  Yang mengandung asam amino yang tidak lazim : alanosin, azaserin, asam diaminosuksinat, Rhizobitoksin, dll

Fungsi metabolit sekunder  Derailed Primary Metabolism  Biochemical Appendices  Waste products, shaving from an imperfectly

functioning intermediate metabolism  Product of detoxification mechanisms  Results of an inhibited growth  A Playing field of biochemical evolution

Sistem biologi suatu mikroorganisme memiliki 5 level penting dalam perkembangannya :  Metabolisme intermediate  Regulasi metabolisme intermediate  Transport substrat dan metabolit  Diferensiasi  Morfogenesis

Pada tahap2 inilah metabolit sekunder dapat dibentuk

Klasifikasi metabolit sekunder berdasarkan senyawa asal dan komponen struktur Asam nukleat, polisakarida, glikosida

Sugars Glikolisis

Siklus P-P

Fosfoenolpiruvat

Jalur asam sikimat

aa aromatik Protein

Turunan dari gula : glikosida, oligosakarida, aminoglikosida

aa yg tak lazim, oligopeptida, alkaloid

aa alifatik Piruvat Asetil CoA

Malonil CoA Asam lemak

Siklus TCA

Asetoasetil CoA

Poliketida Isoprenoid

Skualen

Jalur metabolisme sekunder pada fungi Monosakarida Aa aromatik Metabolit sekunder

Gula alkohol, disakarida, polisakarida cadangan

Energi Senyawa 3 C

Metabolit sekunder Metabolit sekunder Malonil CoA Asam lemak

Piruvat Asetil CoA Siklus TCA

Metaboilit sekunder Energi

Mevalonat

Asam organik, asam amino

Karotenoid, sterol, met.2nd

POLIKETIDA  Merupakan senyawa poli (asam β-keto)  Subunit poliketida dapat berupa :

-CH2CO- asetat -CHMeCO- propionat -CHEtCO- butirat  Jika terjadi reaksi reduksi pada saat perpanjangan rantai asetat, maka akan terbentuk asam lemak

 Cara perpanjangan rantai asetat :

XS-CO-R

&

CH2-CO2-COSX

XSH + R-CO-CH2-COSX + CO2

Variasi poliketida yang mungkin terjadi  Variasi 1 : sejumlah unit berikatan membentuk suatu

   

rantai yg terdiri dari 4 unit atau lebih. Paling besar : 19 unit Variasi 2 : terjadi reduksi pada rantai, membentuk asam lemak, lalu dapat terjadi siklisasi Variasi 3 : terjadi dehidrasi pada rantai yg tereduksi, lalu terjadi aromatisasi Variasi 4 : masuknya unit lain selain asetat, misalnya propionat atau butirat Variasi 5 : terjadi siklisasi, melalui pembentukan lakton

 Variasi 6 : penambahan gugus fungsi Oksigen  Variasi 7 : penambahan gugus C-metil dan O-metil  Variasi 8 : modifikasi rantai berlanjut, misalnya

dekarboksilasi pada ujung karboksi  Variasi 9 : penambahan atom Cl atau Br  Variasi 10 : Kombinasi dengan moiety poliketida lain  Variasi 11 : terjadi dimerisasi

ASAM AMINO sebagai struktur inti  Metabolit sekunder poliketida biasanya

berwarna, sedangkan yang mengandung asam amino biasanya tidak berwarna  Beberapa memiliki sifat antibiotik  Pengelompokan :     

asam amino yg tak lazim transformasi dari satu asam amino sintesis dari beberapa asam amino sintesis non-ribosom ikatan dengan polipeptida lain

Biosintesis penisilin dan sefalosporin L-α-aminoadipic acid

L-cysteine

L-valine

δ-(L-α-aminoadipyl)-L-cystein

δ-(L-α-aminoadipyl)-L-cystein-D-valine

Siklisasi 2 tahap

3 prekursor asam amino: L-valine, L-cystein, L-α-aminoadipat

Isopenicilin N C.Acremoneum, Streptomyces sp. Penicilin N Deacetoxycephalosporin C Deacetylcephalosporin C

Cephalosporin C

Penicillium chrysogenum Penicilin G

Regulasi biosintesis penisilin oleh L-lysine pada Penicillium chrysogenum α-ketoglutarat + asetil CoA Homositrat Feedback inhibition

α-ketoadipat α-aminoadipat

Adenil AA-semialdehid

L-AA-cys-val

Saccharopine

Isopenisilin N Prekursor

L-lysine

Penisilin G