Bioprospeksi Metabolit Sekunder Kapang Halotoleran serta Halofilik Asal Bledug Kuwu dan Nusa Tenggara Barat

Abstract

Kapang yang berasal lingkungan ekstrem seperti ladang garam dan lumpur panas memiliki mekanisme adaptasi terhadap tekanan osmotik tinggi dengan memproduksi senyawa osmoprotektan dan metabolit sekunder, sehingga memiliki sifat sebagai halofilik dan halotoleran. Lingkungan ekstrem memiliki potensi dalam menghasilkan kapang metabolit sekunder. Metabolit ini penting sebagai mekanisme pertahanan diri, yang dibantu oleh dinding sel yang tersusun atas polisakarida dan protein yang disebut sebagai kitin. Metabolit sekunder yang berasal dari bahan alam mendapat perhatian besar karena potensinya sebagai komponen kunci dalam pengembangan obat baru. Kapang berfilamen dari lingkungan halofilik dapat menghasilkan beragam senyawa bioaktif seperti antioksidan, antibakteri, dan antikanker, antivirus. Genus Arthinium dan Apiospora memiliki potensi sebagai sitotoksik terhadap sel kanker dan antibakteri pada bakteri gram negatif dan positif. Berdasarkan hal tersebut maka kapang yang berasal dari lingkungan ekstrem seperti ladang garam dan lumpur panas seperti Bledug Kuwu perlu dieksplorasi untuk mengetahui potensinya dalam menghasilkan senyawa bioaktif yang dimanfaatkan sebagai sumber senyawa obat. Penelitian ini bertujuan mendapatkan spesies kapang yang bersifat halotoleran/halofilik dengan kemampuan sebagai antioksidan, antibakteri dan sitotoksitas, selanjutnya mendapatkan kapang terpilih berdasarkan aktivitas antibakteri, antioksidan dan sitotoksitas, serta mengetahui golongan senyawa aktif yang terkandung pada kapang terpilih. Pengujian antioksidan dilakukan dengan menggunakan metode DPPH pengujian antibakteri dengan menggunakan metode zona hambat (Difusion disk) dan pengujian sitotoksik di lakukan dengan menggunakan uji MTT menggunakan kanker prostat (PC3). Kapang yang terpilih memiliki bioaktivitas terbaik diidentifikasi secara morfologi dengan menggunakan mikroskop dan secara molekuler dengan menggunakan primer ITS 1 dan ITS 4. Isolat yang terpilih dilakukan pengamatan kurva pertumbuhan selama 14 hari dan ditumbuhkan kembali dalam media PDB sebanyak 1 liter untuk produksi skala kecil. Ekstraksi metabolit pada kaldu (broth) dilakukan dengan menggunakan etil asetat sedangkan metabolit yang terdapat pada miselium diekstraksi dengan campuran metanol dan diklorometan dengan perbandingan 1:1. Ekstrak yang diperoleh dan dipekatkan dengan rotavapor vakum dan dikeringkan menggunakan vakum konsentrator. Profil senyawa metabolit sekunder yang terdapat pada ekstrak kapang dianalisis dengan menggunakan LCMS. Hasil penelitian menunjukkan bahwa isolat kapang yang berasal dari Bledug Kuwu berjumlah 23 isolat sedangkan dari ladang garam NTB sebanyak 18 isolat. Berdasarkan bioaktivitas yang dilakukan, telah didapatkan satu jenis kapang yang memiliki bioaktivitas terbaik yaitu isolat LT0418 yang berasal dari Ladang Garam NTB. Berdasarkan identifikasi secara morfologi dan molekuler, LT0418 teridentifikasi sebagai Apiospora malaysiana. Ekstrak kaldu LT0418 memiliki bioaktivitas yang lebih baik dibandingkan dengan ekstrak miselium. Nilai IC50 ekstrak kaldu terhadap radikal bebas DPPH sebesar 216.1 µg/mL. diameter zona hambat ekstrak kaldu sebesar 12,1 dan 3,8 mm terhadap bakteri S. aureus dan E. Coli. Pengujian sitotoksisitas ekstrak kaldu terhadap sel kanker prostat (PC3) memiliki nilai IC50 sebesar 3,9 µg/mL, sedangkan ekstrak miselium memiliki nilai IC50 sebesar 2380 µg/mL. Hasil uji LCMS ekstrak kaldu LT0418 mengandung senyawa dari golongan poliketida, peptida,terpenoid, NRPS dan ester. Penelitian ini diharapkan dapat dilanjutkan untuk eksplorasi metabolomik, BGCs (Biosynthetic gene clusters) dari isolat LT0418 sebagai salah satu isolat potensial dalam memproduksi metabolit senyawa aktif untuk penelitian bioteknologi yang berkelanjutan. Kata kunci : Antibakteri, antioksidan, kapang, ladang garam, sitotoksik

Fungi originating from extreme environments, such as salt fields and mud volcanoes, have adapted to high osmotic pressure by producing osmoprotectant compounds and secondary metabolites, endowing them with halophilic and halotolerant properties. These extreme environments have the potential to produce fungi that produce secondary metabolites with unique antioxidant activity. These metabolites are important for self-defence, aided by cell walls composed of polysaccharides and proteins called chitin. Secondary metabolites derived from natural materials have attracted considerable attention due to their potential as key components in the development of new drugs. Filamentous fungi from halophilic environments can produce various bioactive compounds, including antioxidants, antibacterials, antitumor agents, antivirals, and others. Some of these are from the genera Arthinium and Apiospora, which exhibit cytotoxic and antibacterial activities against gram-negative and gram-positive bacteria. Based on this, fungi originating from extreme environments, such as salt fields and volcanic mud, including Bledug Kuwu, need to be explored to determine their potential to produce bioactive compounds that can be utilised as sources of medicinal compounds. The aim of this study was to obtain halotolerant/halophilic fungi with antioxidant, antibacterial and cytotoxic activities from selected fungi and to analyse the profile of active compounds in the fungi using LC-MS. Isolates were obtained from salt fields in West Nusa Tenggara and Bledug Kuwu Grobogan in Central Java, and were subjected to morphological observation, antioxidant activity testing, antibacterial activity testing, and cytotoxicity testing. Antioxidant activity testing was conducted using the DPPH method, antibacterial activity testing using the zone inhibition method (disc diffusion), and cytotoxicity testing using the MTT assay with prostate cancer cells (PC3). The selected fungi (with the highest bioactivity) were identified morphologically using a microscope and molecularly using ITS1 and ITS4 primers. The selected isolates were observed for growth curves over 14 days, and grown in 1 litre of PDB medium for small-scale production. Extraction of metabolites present in the broth were extracted using ethyl acetate, while metabolites present in the mycelium were extracted using a mixture of methanol and dichloromethane in a 1:1 ratio. The resulting extract was concentrated using a vacuum rotary evaporator and dried using a vacuum concentrator. The secondary metabolite profile of the extract was analyzed by LC-MS. The results showed that 23 fungal isolates were obtained from Bledug Kuwu, while 18 were obtained from the NTB salt fields. Based on the bioactivity tests, one type of fungus showed the highest bioactivity. The fungus was isolated as number LT0418, originating from the NTB salt fields. Based on morphological and molecular identification, LT0418 was determined to be Apiospora malaysiana. The liquid extract had better bioactivity than the mycelium extract. The IC50 value of the liquid extract against DPPH free radicals was 216.1 µg/mL. The inhibition zone diameters of the liquid extract against S. aureus and E. coli bacteria were 12.1 and 3.8 mm, respectively. In addition, the cellular toxicity of the liquid extract against prostate cancer cells (PC3) had an IC50 value of 3.9 µg/mL, while the mycelial extract had an IC50 value of 2380 µg/mL. LCMS analysis of the LT0418 liquid extract revealed the presence of compounds from the polyketide, peptide, terpene, NRPS, and ester groups. This research is expected to continue for metabolomic exploration and biosynthetic gene cluster (BGCS) analysis of the LT0418 isolate, a potential isolate for the metabolism of active compounds in sustainable biotechnology research. Keywords : Antibacterial, antioxidant, cytotoxic, fungi, salt fields.