Aktivitas Enzim NADP(H) Oksidoreduktase dan Produksi Kinin pada Kultur Sel Kina (Cinchona ledgeriana Moens) yang Dielisitasi.
Abstract
Tanaman kina (Cinchona ledgeriana) merupakan tanaman industri
penghasil senyawa sekunder alkaloid kinolin. Salah satu senyawa alkaloid kinolin
yang sangat potensial adalah kinin. Kinin dapat dimanfaatkan sebagai obat
malaria, antioksidan, dan pengaya flavor dalam produk minuman ringan. Kulit
batang kina umumnya dipanen untuk diekstrak alkaloidnya. Lamanya budidaya
dan waktu panen tanaman, serta lamanya waktu pemulihan tanaman setelah
dipanen merupakan beberapa kendala dalam upaya mempertahankan dan
meningkatkan produksi kinin secara konvensional. Untuk mengatasi masalah
tersebut, peningkatan produksi kinin dengan sistem kultur in vitro melalui metode
kultur sel diharapkan menjadi solusi. Kultur sel tergolong efisien baik dari segi
bahan baku maupun waktu, tidak bergantung iklim dan musim, serta produksi
dapat ditingkatkan secara berkelanjutan. Metode kultur sel biasanya dilakukan
dengan elisitasi, yaitu suatu teknik untuk menciptakan kondisi stres (cekaman)
yang menyebabkan perubahan fisiologi dan biokimia sehingga meningkatkan
produksi senyawa sekunder. Elisitasi dilakukan dengan menambahkan senyawa
yang dinamakan elisitor.
Apabila penggunaan elisitor dapat meningkatkan produksi suatu metabolit
sekunder, maka aktivitas enzim-enzim pada lintasan biosintesis metabolit
sekunder tersebut diduga juga meningkat. Untuk kinin, hal ini menimbulkan
pertanyaan tentang enzim mana pada lintasan biosintesis kinin yang nyata
terelisitasi oleh perlakuan yang diberikan. Sejauh ini, informasi mengenai enzim
yang berperan dalam pembentukan alkaloid kinolin, khususnya kinin masih
sangat terbatas. Diketahui bahwa enzim yang terdekat dalam jalur biosintesis
kinin adalah NADP(H) oksidoreduktase. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan
untuk menguji aktivitas NADP(H) oksidoreduktase pada kultur sel kina yang
dielisitasi dan mengetahui keterkaitan aktivitas enzim tersebut dengan produksi
alkaloid kinin.
Penelitian ini dibagi menjadi beberapa tahapan. Tahap pertama merupakan
tahap kultur suspensi sel. Tahap kedua, dilakukan ekstraksi dan fraksinasi
senyawa alkaloid dari hasil kultur yang dielisitasi, kemudian dianalisis melalui
HPLC, untuk mengetahui konsentrasi kinin dalam sel. Tahap ketiga merupakan
uji aktivitas enzim. Pada tahap ini, dilakukan ekstraksi serta pengukuran kadar
protein kasar, dan dilanjutkan dengan pengujian aktivitas enzim dengan substrat
kinin dan koenzim NADP dengan metode fluorometri.
Kultur sel kina dielisitasi menggunakan asam absisat (ABA) dan
paklobutrazol (PBZ) yang dikombinasikan dengan susbtitusi gula alkohol berupa
sorbitol dan manitol. Perlakuan terdiri dari lima kombinasi, yaitu: (1) K (tanpa
elisitor), (2) A3K (ABA 3 mg/L + sukrosa 30 g/L); (3) A3S (ABA 3 mg/L +
sorbitol 5.3 g/L + sukrosa 20 g/L); (4) P7M (PBZ 7 mg/L + manitol 5.3 g/L +
sukrosa 20 g/L); dan (5) P7-3M (PBZ 7 mg/L yang dimasukkan pada minggu
ketiga kultur + manitol 5.3 g/L + sukrosa 20 g/L). Sel dipanen setelah berumur 7
minggu dan dianalisis pertumbuhan, biomassa, alkaloid kinin, dan aktivitas enzim
NADP(H) oksidoreduktase hasil kultur yang dielisitasi.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa pertumbuhan sel terbaik pada minggu
ke-7 diperoleh pada kultur dengan media yang tidak diberi elisitor (kontrol).
Pertumbuhan dan biomassa terbaik untuk kultur dengan media yang mengandung
elisitor, terdapat pada perlakuan A3S dan A3K, sedangkan kultur dengan media
yang ditambah PBZ, baik perlakuan P7M dan P7-3M menghasilkan pertumbuhan
dan biomassa sel terendah. Aktivitas enzim biosintesis alkaloid kinolin, NADP(H)
oksidoreduktase, terdeteksi pada kontrol dan semua perlakuan elisitasi.
Penambahan elisitor pada kultur berpengaruh dalam meningkatkan aktivitas
enzim. Aktivitas enzim tertinggi terdapat pada perlakuan P7M (165.42 μM/mg
protein) dan A3S (156.37 μM/mg protein) yang bersesuaian dengan
akumulasi/produksi senyawa alkaloid kinin tertinggi (100.95 μg/g dan 23.12
μg/g). Aktivitas enzim terendah terdapat pada kultur yang tidak diberi
elisitor/kontrol (143.13 μM/mg protein). Aktivitas NADP(H) oksidoreduktase
diketahui meningkat pada semua perlakuan yang dielisitasi dibandingkan dengan
kontrol. Peningkatan aktivitas enzim tertinggi terdapat pada perlakuan P7M dan
A3S yaitu sebesar 13.5 % dan 8.5 %.