Karakterisasi Peptida Antimikroba (AMPs) dari Siput Laut Gonggong (Strombus sp.) asal Pulau Bintan Kepulauan Riau

Abstract

Antimicrobial Peptides (AMPs) merupakan senyawa dengan bobot molekul rendah, berupa protein atau peptida pendek yang diproduksi oleh sel-sel dan jaringan dalam tubuh makhluk hidup yang berperan dalam sistem pertahanan tubuh, mulai dari prokariot, tumbuhan, hewan dan manusia. AMPs dapat memiliki aktivitas menghambat atau membunuh mikroba. Dewasa ini beberapa tipe antibiotik telah dikembangkan untuk keperluan klinis tetapi belum cukup untuk mengatasi laju kecepatan resistensi terhadap bakteri patogen, maka perlu dicari alternatif antibiotik alami yang aman dan tidak menimbulkan efek samping. Tingginya kejadian resistensi terhadap antibiotik konvensional (10 juta orang meninggal/tahun) telah menumbuhkan minat peneliti untuk mengembangkan AMPs dari moluska (gastropoda), karena diduga memiliki kemampuan antibiotik yang lebih baik dibandingkan AMPs dari hewan darat. Salah satu jenis biota laut di Kepulauan Riau yang bernilai ekonomis tinggi tetapi belum banyak dikenal adalah siput laut gonggong (Strombus sp.) atau gonggong. Gonggong merupakan sejenis moluska dari kelas Gastropoda (famili Strombidae) yang banyak hidup di pantai Pulau Bintan dan sekitarnya yang menjadi “Icon” Tanjungpinang-Provinsi Kepulauan Riau. Penelitian ini mengambil sampel dari Pulau Bintan sehingga untuk selanjutnya penamaan gonggong asal Bintan disebut sebagai gonggong Bintan. Penelitian sebelumnya telah melaporkan bahwa gonggong mengandung kadar protein sangat tinggi (19.77% b/b) dan mengandung asam amino arginin, lisin, leusin, glisin, serin, dan valin. Secara umum asam amino penyusun AMPs pada moluska kaya akan asam amino arginin, lisin, glisin, prolin, serin, alanin dan sistein. Selama ini penelitian AMPs pada moluska hanya dilakukan pada bivalva dan sedikit dari gastropoda (umumnya hanya pada abalon). Penelusuran literatur menunjukkan bahwa gastropoda Strombus sp. (gonggong) belum pernah diteliti tentang peptida antimikroba (AMPs). Tujuan dari penelitian ini adalah: (1) Mengidentifikasi spesies gonggong Bintan berdasarkan morfologi dan profil molekuler gonggong Bintan berdasarkan analisis gen parsial histon H3. (2) Mengkarakterisasi profil protein gonggong Bintan dan menguji aktivitas antimikroba pada ekstrak daging gonggong Bintan, (3) Mengisolasi dan karakterisasi peptida antimikroba (AMPs) dari ekstrak daging gonggong Bintan. Identifikasi gonggong Bintan berdasarkan morfologi mengacu pada morfologi Cob et al. (2008), Dharma (2005) dan Mollusca Base (2018). Identifikasi profil molekuler gonggong Bintan menggunakan primer gen parsial histon (H3A dan H3B) dan kemudian dianalisis hubungan filogenetiknya dengan menggunakan software MEGA-X (bootstrap 1000 kali ulangan). Karakterisasi profil protein gonggong menggunakan metode SDS-PAGE. Pengujian aktivitas antibakteri dari ekstrak daging gonggong Bintan menggunakan bakteri Escherichia coli ATCC 25922 (Gram negatif) dan Staphylococcus aureus ATCC 25923 (Gram positif). Isolasi ekstrak daging gonggong Bintan yang memiliki aktivitas antimikroba dengan metode SDS-PAGE dan sampel terpilih disekuensing menggunakan LC-MS/MS. Hasil sekuensing asam amino kemudiaan dianalisis dengan studi bioinformatika. Prediksi sifat fisiko-kimia dan struktur peptida dianalisis menggunakan program PepDraw, ProtParam dan PEP-FOLD serta pyMol Program. Hasil penelitian identifikasi gonggong Bintan secara morfologi didapatkan bahwa gonggong tebal dan gonggong tipis berbeda nyata pada lebar cangkang, ketebalan bibir cangkang dan berat total, tetapi variabel lainnya tidak berbeda nyata (p < 0.05). Gonggong Bintan (bercangkang tebal dan bercangkang tipis) berdasarkan morfologi cangkangnya merupakan spesies Leavistrombus turturella. Identifikasi profil molekuler gonggong Bintan (analisis gen parsial histon H3) berdasarkan analisis pohon filogenetik didapatkan bahwa gonggong bercangkang tebal dan bercangkang tipis berada pada satu spesies dari genus Strombus dengan jarak genetik 1%. Gonggong Bintan sangat dekat kekerabatannya dengan Strombus epidromis dan merupakan spesies yang berbeda dengan Strombus epidromis dan Strombus canarium. Karakterisasi profil protein daging gonggong Bintan (bercangkang tebal dan bercangkang tipis) pada daging lembutnya memiliki kesamaan jenis protein pada berat molekul 20 kDa dan 37 kDa. Jenis protein pada daging keras gonggong bercangkang tebal dan bercangkang tipis, hemolimph dan lendir gonggong Bintan memiliki kesamaan jenis protein pada berat molekul 37 kDa. Secara umum ekstrak daging gonggong Bintan (segar dan rebus) memiliki aktivitas antimikroba terhadap bakteri S.aureus dan E.coli, akan tetapi lebih sensitif terhadap bakteri S.aureus (Gram positif.). Nilai diameter daya hambat (DDH) tertinggi adalah pada sampel gonggong rebus bercangkang tebal yaitu 25.35 ± 0.42 mm. Hasil karakterisasi protein pada ekstrak daging gonggong rebus bercangkang tebal diprediksi memiliki berat molekul 1.4-3.6 kDa. Hasil analisis bioinformatika didapatkan bahwa ekstrak daging gonggong Bintan (gonggong rebus bercangkang tebal) memiliki berat molekul 1.4 kDa terdiri dari 12 residu asam amino yaitu RHPDYSVALLLR, memiliki struktur α-helix, pH titik isoelektrik (pI) sebesar 9.53, net charge +1, total rasio asam amino hidrofobik 49.9%, hydrophobicity sebesar +13.67 kkal/mol dan protein-binding potential 2.17 kkal/mol. Keberadaan ring prolin, kaya asam amino hidrofobik dan posisi asam amino kationik (arginin) di kedua sisi terminal C dan terminal N, struktur α-helix, dan berat molekul kecil menjadikan AMPs gonggong Bintan dapat menghambat dan membunuh mikroba. Gonggong Bintan dapat menjadi alternatif sumber peptida antimikroba (AMPs) baru sehingga gonggong rebus Bintan berpotensi sebagai pangan fungsional khas Pulau Bintan, Provinsi Kepulauan Riau.