Potensi dan Identifikasi Senyawa Bioaktif Aktinobakteri sebagai Antibakteri terhadap Bakteri Multidrug-Resistant

Abstract

Meningkatnya resistensi bakteri terhadap berbagai kelas antibiotik mendorong eksplorasi senyawa antibakteri baru. Penelitian ini bertujuan mengevaluasi aktivitas dan senyawa antibakteri dari aktinobakteri asosiasi spons laut asal Kepulauan Seribu terhadap bakteri multidrug-resistant (MDR). Bakteri MDR yang digunakan meliputi Enteropathogenic Escherichia coli (EPEC) K1-1, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis, dan Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), yang terbukti resisten terhadap antibiotik ß-laktam, makrolida, tetrasiklin, dan aminoglikosida. Sebanyak 12 isolat aktinobakteri digunakan dalam penelitian ini, yaitu XGS, XGS3, XGS8, Car21t, Dbi28t, Crc21t, Cal31t, Cal24h, Crc31t, IVNF1-1, TBL24SP, dan TBS17. Uji aktivitas antibakteri dilakukan dalam tiga tahap, yaitu menggunakan koloni, supernatan, dan ekstrak aktinobakteri. Pada uji koloni, tujuh isolat yaitu XGS, Dbi28t, Crc21t, Cal24h, IVNF1-1, TBL24SP, dan HVA membentuk zona bening terhadap keempat bakteri uji. Uji supernatan menunjukkan bahwa isolat Crc21t, Cal24h, IVNF1-1, dan TBL24SP memiliki aktivitas tertinggi. Uji menggunakan ekstrak etil asetat pada konsentrasi 250 hingga 1000 µg/mL menunjukkan peningkatan zona hambat seiring peningkatan konsentrasi. Aktivitas antibakteri tertinggi dan paling konsisten pada seluruh tahap pengujian ditunjukkan oleh isolat Cal24h. Nilai Konsentrasi Hambat Minimum dari ekstrak Cal24h sebesar 62,5 µg/mL terhadap B. subtilis dan MRSA, serta 125 µg/mL terhadap EPEC K1.1 dan P. aeruginosa. Seluruh nilai Konsentrasi Bunuh Minimum lebih dari 250 µg/mL, yang menunjukkan bahwa efek antibakteri bersifat bakteriostatik. Optimasi media fermentasi menunjukkan bahwa media A1, yang mengandung oatmeal, yeast extract, dan pepton, menghasilkan bobot ekstrak tertinggi serta zona hambat terbesar dibandingkan media lainnya. Ekstrak dari isolat Cal24h kemudian dianalisis menggunakan GC-MS dan LC-MS. GC-MS digunakan untuk mendeteksi senyawa volatil dan termostabil, sedangkan LC-MS digunakan untuk mengidentifikasi senyawa non-volatil dan termolabil. Kombinasi kedua metode ini memberikan profil senyawa bioaktif yang lebih komprehensif. Senyawa utama yang teridentifikasi sebagian besar merupakan golongan diketopiperazin, termasuk Cyclo (Leu-Pro), Cyclo (L-Pro-L-Val), Cyclo (Pro-Phe), dan Cyclo (L-Pro-L-Tyr). Penelitian ini merupakan studi pertama yang mengevaluasi potensi antibakteri dari isolat aktinobakteri asosiasi spons laut asal Kepulauan Seribu terhadap bakteri multidrug-resistant, menggunakan media fermentasi A1 hasil modifikasi serta analisis senyawa dengan GC-MS dan LC-MS. Isolat Cal24h berpotensi dikembangkan sebagai sumber antibakteri baru untuk mengatasi infeksi akibat bakteri resisten. Penelitian lanjutan diperlukan untuk pemurnian senyawa aktif serta uji toksisitas dan efektivitas in vivo.

The increasing resistance of bacteria to various classes of antibiotics has prompted the exploration of new antibacterial compounds. This study aimed to evaluate the antibacterial activity and identify antibacterial compounds from sponge-associated actinobacteria isolated from the Seribu Islands against multidrug-resistant (MDR) bacteria. The MDR test bacteria included Enteropathogenic Escherichia coli (EPEC) K1.1, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis, and Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), which are known to be resistant to ß-lactams, macrolides, tetracyclines, and aminoglycosides. Twelve actinobacterial isolates were used in this study, namely XGS, XGS3, XGS8, Car21t, Dbi28t, Crc21t, Cal31t, Cal24h, Crc31t, IVNF1-1, TBL24SP, and TBS17. Antibacterial activity was evaluated in three stages: using colonies, supernatants, and crude extracts. In the colony assay, seven isolates XGS, Dbi28t, Crc21t, Cal24h, IVNF1-1, TBL24SP, and HVA formed clear inhibition zones against all four test bacteria. The supernatant assay showed that Crc21t, Cal24h, IVNF1-1, and TBL24SP had the highest activity. Testing with ethyl acetate extracts at concentrations of 250 to 1000 µg/mL showed increased inhibition zones with increasing concentration. The highest and most consistent antibacterial activity across all assays was exhibited by isolate Cal24h. The Minimum Inhibitory Concentration (MIC) of Cal24h extract was 62.5 µg/mL against B. subtilis and MRSA, and 125 µg/mL against EPEC K1.1 and P. aeruginosa. All Minimum Bactericidal Concentration (MBC) values were greater than 250 µg/mL, indicating a bacteriostatic effect. Fermentation media optimization showed that medium A1, containing oatmeal, yeast extract, and peptone, produced the highest extract yield and the largest inhibition zones compared to other media. The extract of isolate Cal24h was then analyzed using GC-MS and LC-MS. GC-MS was used to detect volatile and thermostable compounds, while LC-MS was used to identify non-volatile and thermolabile compounds. The combination of both methods provided a more comprehensive profile of bioactive compounds. Most of the identified compounds belonged to the diketopiperazine group, including Cyclo (Leu-Pro), Cyclo (L-Pro-L-Val), Cyclo (Pro-Phe), and Cyclo (L-Pro-L-Tyr). This study is the first to evaluate the antibacterial potential of sponge-associated actinobacteria from the Seribu Islands against multidrug-resistant bacteria, using modified A1 fermentation medium and compound analysis via GC-MS and LC-MS. Isolate Cal24h shows potential to be developed as a new antibacterial source to combat bacterial infections caused by multidrug-resistant bacteria. Further research is needed to purify the active compounds and conduct toxicity and in vivo efficacy testing.