Eumelanin Streptomyces sp. NTB 42: Produksi, Karakterisasi, serta Deteksi Aktivitasnya sebagai Antioksidan dan Fotoproteksi.

Abstract

Pigmen mikrob telah banyak digunakan diberbagai bidang, khususnya dibidang kesehatan. Salah satu organisme penghasil pigmen terbesar adalah aktinomiset. Melanin merupakan pigmen potensial dan ditemukan secara luas di alam. Melanin memiliki kemampuan meredam radikal bebas, tahan terhadap panas, menyerap energi radiasi dan toleransi terhadap kondisi lingkungan yang ekstrim. Melanin memiliki gugus karboksil, fenolik dan hidroksil sehingga dapat dimanfaatkan sebagai antioksidan, proteksi terhadap sinar UV dan antikanker. Melanin memiliki sifat yang tidak larut dalam air dan beberapa pelarut organik, sehingga dibutuhkan metode khusus untuk mengekstraksinya. Jenis dan karakteristik melanin yang ditemukan di alam sangat bergantung dari jenis organisme penghasilnya. Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh isolat potensial penghasil melanin dari isolat asal rizosfer, filosfer dan simbion spons. Selain itu juga untuk memperoleh karakteristik dan jenis melanin yang dihasilkan oleh isolat terpilih, potensinya sebagai antioksidan terhadap berbagai radikal, aktivitas fotoprotektif serta efektivitasnya pada sel yeast Schizosaccharmoyces pombe. Penelitian ini secara garis besar terbagi dalam tiga bagian. Bagian pertama adalah seleksi isolat berdasarkan aktivitas tirosinase, konsentrasi L-3,4- dihydroxyphenylalanine (L-DOPA), yield melanin dengan memperhatikan masa inkubasi produksi, aktivitas antioksidan, kandungan fenolik dan flavonoid. Delapan isolat aktinomiset dari berbagai sumber memiliki aktivitas tirosinase dan menghasilkan senyawa intermediet L-DOPA sebagai salah satu indikator bahwa isolat mampu memproduksi melanin. Yield melanin tertinggi diperoleh pada tiga isolat yaitu NTB 99, JSN 28, dan NTB 42 dengan waktu produksi selama 14 hari. Isolat dengan aktivitas antioksidan terbaik yaitu NTB 42 dan JSN 28. Kandungan total fenolik dan flavonoid tertinggi diperoleh dari melanin isolat NTB 42 masingmasing sebesar 88,83 mg EAG/g melanin dan 53,24 mg EQ/g melanin sekaligus menjadi laporan pertama mengenai kandungan fenolik dan flavonoid pada melanin mikrob. Isolat NTB 42 berasal dari rizosfer dan terpilih sebagai penghasil melanin dengan aktivitas tirosinase (1.819,67 U/ml), konsentrasi L-DOPA (14,87 µg/ml) setelah 72 jam inkubasi, yield (144,33 mg/L), dan aktivitas antioksidan terhadap 2,2-diphenyl-1-picryl-hydrazil (DPPH) (IC50=70,60 µg/ml). Isolat NTB 42 teridentifikasi sebagai Streptomyces sp. NTB 42 dan memiliki kemiripan 98,72% dengan Streptomyces lasalocidi ATCC 31180 berdasarkan gen 16S rRNA. Isolat Streptomyces sp. NTB 42 digunakan untuk memproduksi melanin pada bagian kedua. Produksi melanin dilakukan selama 14 hari. Selama proses produksi melanin dievaluasi aktivitas tirosinase, konsentrasi L-DOPA. Aktivitas tirosinase tertinggi diperoleh pada hari ke-5 (5.346,67 U/ml), konsentrasi L-DOPA tertinggi pada hari ke-6 (17,66 µg/ml). Aktivitas enzim tirosinase dalam memproduksi melanin dapat dihambat oleh 0,05% kojic acid yang menegaskan bahwa melanin diproduksi menggunakan enzim tirosinase dan jalur DOPA melanin (eumelanin). Melanin Streptomyces sp. NTB 42 digolongkan sebagai eumelanin-rich pigment berdasarkan rasio A650/A500 (0,29). Melanin Streptomyces sp. NTB 42 memiliki karakteristik berbeda dengan melanin mikrob lainnya yaitu semi larut dalam metanol, etanol dan teroksidasi parsial dengan H2O2 30% serta stabil pada berbagai suhu dan jenis cahaya. Melanin Streptomyces sp. NTB 42 memiliki morfologi permukaan polimorfik dengan komposisi sulfur yang rendah, memiliki serapan maksimum pada 218 nm, gugus -OH, -NH2, C-H alifatik, C=C aromatik, N-H, CH aromatik, dan COH fenolik serta memiliki kemiripan dengan melanin sintetik pada High-Performance Liquid Chromatography (HPLC). Produk degradasi pirolisis Gas Chromatography-Mass Spectrometry (Py-GC-MS) dari melanin Streptomyces sp. NTB 42 merupakan produk karakteristik dari dekomposisi termal eumelanin dan tersusun atas senyawa-senyawa yang berpotensi sebagai antioksidan dan fotoproteksi. Karakteristik ini menunjukkan bahwa jenis melanin yang dihasilkan oleh Streptomyces sp. NTB 42 adalah eumelanin. Potensi melanin Streptomyces sp. NTB 42 sebagai antioksidan dengan menggunakan berbagai jenis radikal dan aktivitas fotoproteksi terhadap sinar UV dijelaskan pada bagian terakhir. Hasil penelitian menemukan bahwa melanin Streptomyces sp. NTB 42 mampu meredam radikal 2,2-azinobis-(3- ethylbenzothiazoneline-6-sulphonicacid) (ABTS), reactive oxygen species (ROS) dalam bentuk hidroksil (OH.) dan superoxide anion (O2 .-) (yang sering ditemukan akibat adanya paparan sinar UV), mereduksi Fe3+ dan molybdenum (Mo(VI)). Melanin Streptomyces sp. NTB 42 juga memiliki aktivitas fotoprotektif terhadap UVB, perlindungan spektrum luas dan optimal terhadap UVA dan dapat bertindak sebagai sunblock terhadap UVA dan UVB pada konsentrasi 200 µg/ml. Melanin Streptomyces sp. NTB 42 juga menjadi laporan pertama mengenai efektivitasnya dalam meningkatkan viabilitas sel Schizosaccharomyces pombe setelah terpapar sinar UVB dan UVC selama 30-90 menit. Melanin Streptomyces sp. NTB 42 juga mampu meningkatkan nilai SPF produk komersial dengan konsentrasi minimal 0,0025%. Secara keseluruhan, melanin yang diproduksi oleh Streptomyces sp. NTB 42 asal rizosfer dengan karakteristik unik ini memiliki aktivitas antioksidan dan fotoproteksi yang potensial serta dapat diaplikasikan dalam industri kosmetik khususnya sebagai bahan baku formulasi tabir surya. Berdasarkan uraian tersebut, kebaharuan dari penelitian ini diantaranya (1) memberikan informasi jenis mikrob penghasil melanin yaitu Streptomyces sp. NTB 42 yang memiliki kemiripan dengan Streptomyces lasalocidi dan belum pernah dilaporkan sebelumnya. (2) Informasi kandungan fenolik dan flavonoid dari melanin Streptomyces sp. NTB 42 menjadi laporan pertama terkait kandungan fenolik dan flavonoid dari melanin mikrob. (3) Karakteristik melanin yang berbeda dengan melanin aktinomiset lainnya berupa sifat kelarutan oksidasi, serapan maksimum pada UV-Vis, beberapa puncak serapan pada spektrum infra red. (4) Peran melanin sebagai antioksidan yang unggul pada berbagai radikal, fotoproteksi berdasarkan % transmission of erythema (%Te) dan % transmission of pigmentation (%Tp) serta efektivitasnya pada organisme model S. pombe yang dipaparkan dengan sinar UVB dan UVC merupakan laporan pertama penggunaan S. pombe sebagai organisme model pengujian untuk efektivitas fotoproteksi eumelanin mikrob.