Ragi Menjadi Pabrik Obat Herbal

Memproduksi obat-obatan herbal dalam skala industri merupakan sebuah tantangan. Namun, tim bioengineer dari Universitas Kobe telah berhasil memodifikasi mesin seluler dari ragi tertentu jenismemungkinkannya menghasilkan senyawa obat pada konsentrasi tertinggi dalam fermentor.

Terobosan ini tidak hanya memungkinkan produksi molekul ini dalam skala besar tetapi juga membuka pintu bagi produksi mikroba senyawa turunan tanaman lainnya.

ADVERTISEMENT

SCROLL TO RESUME CONTENT

Senyawa Obat Rekayasa Hayati

Obat herbal menawarkan banyak manfaat kesehatan, namun seringkali sulit diproduksi dalam skala besar. Contoh yang baik adalah artepillin C—senyawa dengan sifat antimikroba, antiinflamasi, antioksidan, dan antikanker—yang saat ini hanya tersedia sebagai produk turunan lebah. Ahli bioteknologi Universitas Kobe, Tomohisa Hasunuma, menjelaskan, “Untuk mendapatkan pasokan dengan hasil tinggi dan biaya rendah, diinginkan untuk memproduksinya dalam mikroorganisme hasil rekayasa hayati yang dapat ditanam dalam fermentor.” Namun, pendekatan ini menghadirkan tantangan teknis.

Tantangan dalam Produksi Mikroba

Pertama, para ilmuwan perlu mengidentifikasi enzim, atau mesin molekuler, yang digunakan tanaman untuk menghasilkan senyawa target. “Enzim tanaman yang merupakan kunci produksi artepillin C baru-baru ini ditemukan oleh Kazufumi Yazaki di Universitas Kyoto,” catat Hasunuma. “Dia bertanya kepada kami apakah kami dapat menggunakannya untuk menghasilkan senyawa dalam mikroorganisme karena pengalaman kami dalam produksi mikroba.” Tim kemudian bekerja untuk memperkenalkan gen yang bertanggung jawab atas enzim ini ke dalam ragi Komagataella phaffii. Dibandingkan dengan ragi bir, K.phaffii lebih cocok untuk memproduksi bahan kimia di kelas ini, mendukung kepadatan sel yang lebih tinggi, dan tidak menghasilkan alkohol, yang dapat membatasi pertumbuhan sel.

Prestasi dalam Produksi Artepillin C

Di jurnal Biologi Sintetis ACSmereka sekarang melaporkan bahwa ragi rekayasa hayati mereka menghasilkan artepillin C sepuluh kali lebih banyak dibandingkan sebelumnya. Mereka mencapai prestasi ini dengan secara hati-hati mengatur langkah-langkah penting sepanjang jalur produksi molekuler artepillin C. Hasunuma menambahkan: “Aspek menarik lainnya adalah artepillin C tidak mudah diekskresikan ke dalam media pertumbuhan dan cenderung terakumulasi di dalam sel. Oleh karena itu, penting untuk menumbuhkan sel-sel ragi dalam fermentor kami hingga kepadatan tinggi, yang kami capai dengan menghilangkan beberapa mutasi yang disebabkan oleh alasan teknis, namun hal tersebut menghalangi pertumbuhan padat organisme tersebut.”

Prospek Masa Depan dan Implikasinya yang Lebih Luas

Ahli bioteknologi Universitas Kobe sudah mempunyai ide bagaimana meningkatkan produksi lebih lanjut. Salah satu pendekatannya adalah dengan meningkatkan efisiensi langkah kimia akhir dan kritis dengan memodifikasi enzim yang bertanggung jawab atau dengan meningkatkan kumpulan bahan kimia prekursor. Pendekatan lain mungkin dengan menemukan cara mengangkut artepillin C keluar sel. “Jika kita dapat memodifikasi transporter, yaitu struktur molekul yang mengangkut bahan kimia masuk dan keluar sel, sehingga mengekspor produk ke dalam medium sambil menjaga prekursor di dalam sel, kita dapat mencapai hasil yang lebih tinggi lagi,” kata Hasunuma.

Namun implikasi dari penelitian ini tidak hanya terbatas pada produksi senyawa tertentu saja. Hasunuma menjelaskan, “Karena ribuan senyawa dengan struktur kimia yang sangat mirip terdapat secara alami, terdapat kemungkinan besar bahwa pengetahuan yang diperoleh dari produksi artepillin C dapat diterapkan pada produksi mikroba dari senyawa turunan tanaman lainnya.”

Referensi: “Produksi de novo dari bioaktif fenilpropanoid artepillin C menggunakan preniltransferase terikat membran di Komagataella phaffii” 12 November 2024, Biologi Sintetis ACS.
DOI: 10.1021/acssynbio.4c00472

Penelitian ini didanai oleh Masyarakat Jepang untuk Promosi Sains (hibah 23H04967), Klaster RIKEN untuk Pusat Sains, Teknologi, dan Inovasi, serta Badan Sains dan Teknologi Jepang (hibah JPMJGX23B4). Penelitian ini dilakukan bekerja sama dengan para peneliti dari Universitas Kyoto dan Pusat Ilmu Pengetahuan Sumber Daya Berkelanjutan RIKEN.