Ko-kultur Aktinobakteri dengan Enteropathogenic Escherichia coli: Bioaktivitas, Profil Senyawa Bioaktif, dan Deteksi Gen Resistensi Antibiotiknya

Abstract

Aktivitas antibakteri asal aktinobakteri berpotensi ditingkatkan melalui pendekatan ko-kultur. Pada penelitian ini, optimasi peningkatan aktivitas antibakteri dilakukan melalui ko-kultur dengan bakteri patogen yang resisten terhadap antibiotik, yaitu enteropathogenic Escherichia coli (EPEC) K1-1. Selain itu, deteksi gen resistensi antibiotik pada EPEC K1-1 perlu dilakukan. Penelitian ini bertujuan menganalisis bioaktivitas dan profil senyawa antibakteri yang dihasilkan dari ko-kultur aktinobakteri dengan EPEC K1-1 serta mendeteksi gen resistensi antibiotiknya. Keenam isolat aktinobakteri yang digunakan dalam penelitian berasal dari anggota genus Streptomyces dan diketahui memiliki aktivitas antibakteri. Uji antagonisme keenam isolat terhadap EPEC K1-1 menunjukkan bahwa seluruh isolat memiliki aktivitas antibakteri, dengan Dbi28t menunjukkan aktivitas tertinggi. Deteksi gen resistensi terhadap antibiotik menunjukkan bahwa EPEC K1-1 membawa gen blaTEM, nim, dan sul1, yang masing-masing berkaitan dengan resistensi terhadap antibiotik ß-laktam, 5 nitroimidazol, dan sulfonamid. Dua gen lain, yaitu ermA (makrolida) dan tetA (tetrasiklin) tidak terdeteksi, kemungkinan melibatkan gen resisten lainnya atau mekanisme alternatif di luar kedua gen tersebut.

Aktivitas antibakteri pada supernatan menunjukkan bahwa hanya Cal31h yang di ko-kultur dengan EPEC K1-1 hidup menunjukkan zona hambat, namun bioaktivitas eksrak etil asetatnya tidak menunjukkan aktivitas antibakteri. Penggunaan pelarut selain etil asetat kemungkinan diperlukan. Ekstrak etil asetat Dbi28t menunjukkan aktivitas antibakteri, meskipun pada supernatannya tidak terdeteksi. Hal ini kemungkinan disebabkan karena konsentrasi yang belum optimal untuk memberikan efek penghambatan terhadap pertumbuhan EPEC K1-1.

Jumlah sel aktinobakteri pada medium ko-kultur, baik dengan sel hidup maupun sel mati EPEC K1-1, tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan dibandingkan dengan monokultur. Hal ini menunjukkan bahwa keberadaan EPEC K1-1 tidak menghambat pertumbuhan aktinobakteri. Menariknya, kehadiran EPEC K1-1 justru mampu menginduksi peningkatan produksi senyawa antibakteri oleh aktinobakteri. Ko-kultur Dbi28t dengan EPEC K1-1, baik sel hidup maupun mati, mampu meningkatkan aktivitas antibakteri dibandingkan monokultur, masing- masing sebesar 4,13 kali dan 2,85 kali lipat.

Hasil analisis kromatografi lapis tipis (KLT) menunjukkan bahwa terdapat perbedaan profil senyawa hasil ko-kultur dengan EPEC K1-1 hidup jika dibandingkan dengan ko-kultur dengan EPEC K1-1 mati maupun dengan monokulturnya. Hal ini mengindikasikan bahwa ko-kultur dengan sel hidup EPEC K1-1 dapat mempengaruhi profil metabolit dari Dbi28t. Analisis bioautografi menunjukkan bahwa pita hasil pemisahan tidak menghasilkan zona hambat, kemungkinan akibat rendahnya konsentrasi senyawa aktif atau interaksi senyawa dengan silika pada plat KLT.

Hasil analisis LC-MS/MS menunjukkan bahwa perlakuan ko-kultur, baik dengan sel hidup maupun sel mati EPEC K1-1, mampu memicu munculnya senyawa yang tidak terdeteksi pada monokultur Dbi28t atau EPEC K1-1. Pada ko- kultur dengan sel mati EPEC K1-1 teridentifikasi senyawa 1,1'-[1,10- decanediylbis(oxy)]bis(6,6-dimethyl-1,6-dihydro-1,3,5-triazine-2,4-diamine) yang tidak ditemukan pada monokultur. Sementara itu, ko-kultur dengan sel hidup EPEC K1-1 menghasilkan empat senyawa yang tidak terdeteksi pada monokultur, yaitu 1,4,7-tris(carbamoylmethyl)-1,4,7,10-tetraazacyclododecane, 1,1- cyclohexanediyldi-4,1-phenylene bis(3-methylbenzoate), tert-butyl 9-(2-ethoxy-2- oxoethyl)-3-azaspiro[5.5]undecane-3-carboxylate, serta satu senyawa tidak teridentifikasi (Compound RT 16.44). Selain munculnya senyawa baru, terdapat pula senyawa yang tidak lagi terdeteksi pada ko-kultur dengan sel hidup EPEC K1- 1 meskipun hadir pada monokultur dan ko-kultur dengan sel mati. Perubahan ini mengindikasikan adanya realokasi jalur biosintesis metabolit sebagai respons terhadap sinyal biologis dari EPEC hidup.

Beberapa senyawa yang terdeteksi, seperti halolitoralin B, campechic acid A, dan loliolide, telah dilaporkan sebelumnya memiliki aktivitas antibakteri terhadap bakteri patogen, sehingga senyawa tersebut berpotensi memiliki efek antibakteri terhadap EPEC K1-1. Hasil analisis KLT dan uji kualitatif menunjukkan keberadaan flavonoid pada monokultur Dbi28t maupun pada kedua ko-kultur. Namun, hasil LC-MS/MS menunjukkan bahwa profil senyawa antibakteri lebih dominan mencerminkan kelompok metabolit non-flavonoid, sehingga flavonoid kemungkinan bukan komponen utama yang berkontribusi terhadap aktivitas antibakteri pada penelitian ini.

Secara keseluruhan, hasil ini menunjukkan bahwa pendekatan ko-kultur efektif dalam meningkatkan produksi senyawa antibakteri pada Streptomyces dan memicu produksi senyawa yang tidak muncul pada kondisi monokultur. Temuan ini memperkuat bahwa ko-kultur merupakan strategi yang potensial untuk mengungkap metabolit tersembunyi (cryptic metabolites) dan dapat dikembangkan lebih lanjut untuk penemuan kandidat antimikroba baru terhadap patogen resisten antibiotik seperti EPEC K1-1.