Detail Berita

Yogyakarta - Humas BRIN. Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) berkolaborasi bersama tim peneliti Sekolah Ilmu dan Teknologi Hayati (SITH), dan Institut Teknologi Bandung (ITB) yang dipimpin Fenny Martha Dwivany, mengembangkan sistem produksi ectoine melalui rekayasa mikroba, dengan memanfaatkan gen biosintesis dari Virgibacillus salarius yang diisolasi dari Laut Jawa Utara. Pendekatan tersebut menghasilkan ectoine hingga 1,560 ± 0,013 gram per liter, atau sekitar 133 kali lebih tinggi dibandingkan produksi dari V. salarius tipe alami.

Ectoine merupakan senyawa yang secara alami diproduksi mikroorganisme tertentu sebagai pelindung terhadap kondisi lingkungan ekstrem, terutama salinitas tinggi. “Senyawa ini memiliki potensi untuk dimanfaatkan dalam berbagai aplikasi bioteknologi karena kemampuannya melindungi biomolekul, membran, protein, dan enzim dari tekanan lingkungan,” kata Fenny, Kamis (3/9).

Dalam industri kosmetik, ectoine ini sangat dihargai karena efek protektifnya terhadap dehidrasi kulit dan radiasi ultraviolet, serta khasiat pelembapnya dan kemampuannya untuk menunda penuaan dini. Sektor kesehatan memanfaatkan ectoine untuk mengobati dermatitis atopik, dengan memanfaatkan efek hidrasi dan pemulihannya pada kulit.

Produksi ectoine secara industri biasanya dilakukan dengan membiakkan bakteri Halomonas. elongata dalam media dengan kadar garam tinggi, dan ectoine dipanen melalui proses “pemerah bakteri” (bacterial milking). 

Metode ini menghadirkan sejumlah tantangan, termasuk kebutuhan akan bahan bioreaktor yang mahal agar tahan terhadap kondisi korosif dengan kadar garam tinggi, prosedur panen yang rumit yang melibatkan gradien konsentrasi garam, serta biaya pasca-produksi yang cukup besar terkait pengelolaan limbah dengan kadar garam tinggi. “Faktor-faktor ini diyakini berkontribusi terhadap tingginya biaya ectoine secara global,” papar Fenny.

Dalam penelitian tersebut, ia dan tim mengidentifikasi klaster gen biosintesis ectoine yang terdiri atas ectA, ectB, dan ectC pada V. salarius. Mikroorganisme tersebut sebelumnya berhasil diisolasi karang lunak dari perairan Laut Jawa Utara. Hasil analisis genom menunjukkan adanya klaster gen yang berperan dalam biosintesis ectoine.

Tim tersebut merekonstruksi klaster gen tersebut pada Escherichia coli BL21(DE3) menggunakan metode Biopart Assembly Standard for Idempotent Cloning (BASIC). Dua strategi ekspresi gen dibandingkan, yakni ekspresi pada tingkat operon dengan satu ribosome binding site (RBS) dan ekspresi masing-masing gen dengan RBS tersendiri. Hasil penelitian menunjukkan strategi ekspresi pada tingkat operon memberikan produksi ectoine yang lebih tinggi.

Optimasi selanjutnya dilakukan dengan menguji penggunaan laktosa sebagai penginduksi. Hasilnya, induksi menggunakan laktosa sebanyak 5 gram per liter setelah enam jam mampu meningkatkan produksi ectoine hingga 1,560 ± 0,013 gram per liter. “Capaian tersebut lebih dari empat kali lipat dibandingkan sistem yang menggunakan induksi IPTG,” paparnya.

Peneliti Pusat Riset Teknologi dan Proses Pangan (PRTPP) BRIN, Ocky Karna Radjasa, sebagai kolaborator dari BRIN, mengatakan pemanfaatan mikroorganisme laut sebagai sumber informasi genetik membuka peluang untuk menggali potensi bioproduk yang belum banyak dimanfaatkan.

“Penelitian ini menunjukkan mikroorganisme yang berasal dari lingkungan laut memiliki potensi genetik yang dapat dikembangkan untuk menghasilkan senyawa bernilai bioteknologi. Rekayasa sistem produksi memungkinkan kita mengoptimalkan proses sekaligus membuka peluang pengembangan ectoine secara lebih efisien dan berkelanjutan,” ujarnya.

Keberhasilan produksi ectoine menggunakan sistem rekombinan juga dikonfirmasi melalui analisis FT-IR dan ¹H NMR. Hasil analisis menunjukkan struktur ectoine yang dihasilkan memiliki kesesuaian dengan ectoine standar, sehingga menguatkan validitas produk yang dihasilkan melalui sistem rekombinan.

“Meskipun demikian, penelitian ini masih memerlukan optimalisasi lebih lanjut, khususnya pada proses ekstraksi dan pemurnian. Analisis HPLC menunjukkan ectoine menjadi komponen utama dalam sampel, tetapi masih terdapat senyawa pengotor sehingga diperlukan pengembangan proses pemurnian sebelum diarahkan pada aplikasi industri,” pungkasnya.

Hasil penelitian ini memberikan dasar bagi pengembangan platform bioproduksi ectoine yang lebih terkontrol dan berpotensi dikembangkan dalam skala lebih besar. Pendekatan tersebut sekaligus memperlihatkan bagaimana kekayaan biodiversitas mikroba Indonesia dapat dimanfaatkan sebagai sumber gen untuk pengembangan bioteknologi bernilai tambah. (frw, nh/ed: tnt)