Mikro Alga Sebagai Penghasil Enzim

Mikroalga adalah mikroorganisme fotosintetik dengan morfologi sel yang bervariasi, baik uni-selular maupun multiselular (membentuk koloni kecil). Sebagian besar mikroalga tumbuh secara fototrofik, meskipun tidak sedikit jenis yang mampu tumbuh secara heterotrofik. Mikroalga merupakan kelompok organisme yang sangat beragam dengan mampu menghasilkan senyawa kimia yang besar dan masih banyak yang belum diketahui. Produk yang dihasilkan antara lain carotenoid, phycobilin, asam lemak, polisakarida, vitamin, sterol, enzim dan senyawa bioaktif lainnya.

Enzim merupakan suatu katalisator protein yang mempercepat reaksi kimia dalam sistem biologi, disebutkan bahwa enzim merupakan protein yang mengkatalis reaksi kimiawi secara spesifik. Enzim akan bekerja jika kondisi yang mempengaruhinya sesuai diantaranya adalah substrat, pH, suhu dan konsentrasi. Enzim banyak memiliki manfaat dalam kehidupakan karena mampu mengaktalis dalam mempercepat reaksi kimia. Enzim juga digunakan dalam bidang medis, dimana enzim dapat digunakan sebagai control dan pengobatan terhadap beberapa penyakit.

Seiring dengan perkembangan bioteknologi mikroalga, saat ini perhatian mulai ditujukan untuk penghasilan produk bermanfaat yang bemilai ekonomi tinggi, di antaranya adalah pigmen seperti fikobiliprotein, asam amino, enzim seperti acetamidase, protease, asam amino oksidase, superoksidase dismutase dan endonuklease restriksi. inhibitor enzim seperti glikosidase inhibitor dan senyawa pengatur tumbuh. Beberapa produk lain terutama yang memiliki arti penting dalam bidang farmasetika, seperti antibiotik.

Beberapa enzim dapat di Isolasi dari mikroalgae, yang merupakan jenis algae yang berukuran mikroskopik. Beberapa alga dilaporkan mengandung senyawa enzim yang berperan peranting diantaranya adalah jenis alga hijau (Spirogyra, Mougeotia sp., Zygnema cylindricum and Mesotaenium caldariorum) yang mengandung enzim glycosidase (a-glucosidase, a-amylase and fl-galactosidase, beberapa jenis cyanophyta juga mengandung enzim yang berperan penting dalam mendegradasi bakteri atau sebagai inhibitor.

Enzim Glikosidase

Enzim glikosidase dihasilkan oleh beberapa jenis alga hijau, seperti dilaporkan oleh Cannel (1998) menyebutkan bahwa aktivitas enzim glikosidase ditunjukkan oleh alga hijau antra lain dari jenis Spirogyra varianaSpirogyra varians, Mougeotia sp., Zygnema cylindricum and Mesotaenium caldariorum. Enzim glikosidase berperan penting dalam menghambat aktivitas bakteri dan jamur.

Prinsip enzim glikosidase mengkatalisis hidrolisis ikatan glikosida antara gula dan alkohol, sangat spesifikuntuk bagian gula dan untuk ikatan (alfa atau beta), tetapi relatif nonspesifik untuk bagian alkohol atau glikogen. Enzim glikosidase bersifat sebagai penghambat yang termasuk didalamnya adalah a-glukosidase, a-amilase dan β-galactosidase.

L-Amino Oksidase

L- amino oksidase spesifik dihasilkan oleh phytoplankton tertentu yang dikultur sedemikian yang dapat beraktivitas pada permukaan sel, enzim L-amino oksidase ini mampu mengoksidasi asam amino dan molekul amin untuk memproduksi H2O, NH4, α-keto acid, aldehid. Ada sekitar 3 genus phytoplankton yang mampu memproduksi enzim ini (L-amino acid oksidase), yaitu: Pleurochrysis, Prymnesium dan Amphidinium (dinoflagel). Kemampuan phytoplankton ini didasarkan pada kemampuannya dalam memodifikasi sumber nitrogen yang ada dalam lingkungan sehingga menjadi asam amino yang diproses pada pewarnaan selnya, seperti yang dilaporkan pada species Pleurophrysis carterae.

Dari aktifitas yang dilakukan oleh enzim ini akan dihasilkan beberapa zat, tapi hanya amonium (NH4) yang akan ditransformasikan ke dalam sel untuk pertumbuhan. Enzim L-amino acid oxidase (gel aminase) yang memiliki fungsi yang sama dengan enzim fosfatase permukaan sel yang mampu mensintesis unsur fosfor (P organik) dari fosfor inorganik dari lingkungannya.

Metode exstraksi dengan cara mengkultur terlebih dahulu phytoplankton yang diinginkan. Kemudian dipanen dan difilter serta disterelisasi dengan menggunakan microwave. Hasilnya disentrifugasi untuk mendapatkan sel yang murni, baru kemudian diamati aktifitas enzimn L-amino oksidase nya.

Phytoplankton penghasil enzim amino oksidase merupakan pengontrol keberadaan asam amino dalam perairan. Hanya saja diketahui bahwa hasil sintesis dari enzim ini akan menghasilkan glisin dan serin dalam jumlah besar

Aminotransferase, NADH-reductase dan methyltransferase.

Sejumlah alga laut menghasilkan 3-dimethylsulfoniopropionate (DMSP) yaitu suatu senyawa yang berpotensi sebagai osmoprotektif yang mendegradasi produk dimethylsulfide yang memiliki peran utama dalam siklus S biogeokimia. DMSP merupakan sulfonium tersier yang disintesis dan diakumulasi oleh sejumlah mikroalga laut dan spesies phytoplankton dan tanaman berbunga tertentu yang toleran terhadap garam.

DMSP signifikan dalam lingkungan karena bersifat biodegradasi terhadap DMS, yaitu suatu gas atmosfer yang berperan utama dalam siklus S, pembentukan awan dan dalam pengaturan iklim. DMSP yang dihasilkan oleh alga laut merupakan prekursor utama DMS laut yang menyumbang S sebesar 1.5 x 1013 g ke atmosfer setiap tahun.

Enzim substrat spesifik yang mengkatalis tiga tahap pertama dideteksi dan dikarakterisasi sebagian dalam ekstrak sel bebas pada alga chlorophyta Enteromorpha intestinalis. Enzim pertama adalah 2-oxoglutarate-dependent aminotransferase, kedua adalah NADPH-linked reductase dan ketiga adalah S-adenosylmethionine-dependent methyltransferase.

Lipoxygenase

Oxygenasi asam linoleat oleh enzim lipoxygenase (LOX) yang terdapat dalam microalga Chlorella pyrenoidosa yang diketahui untuk memproduksi 9-dan 13-hydroperoxide dari asam linoleat. Pada microalga ini diindikasikan mengandung derivate LOX 30-45 dan 45-80% dengan menggunakan (NH4)2SO4 jenuh untuk mempercepat pereaksi yang dihasilkan kedua HPOD isomers tapi dalam rasio yang berbeda. Jika kita mengamati aktivitas pada isolasi keduanya untuk mewakili keberadaan isozim.

Lipoxygenase mengkatalisasi penambahan dari molecular oxygen pada PUFA untuk membentuk derivat hidroperoksida. Aktivitas LOX juga ditemukan di dalam jasad renik seperti jamur dan microalgae.

Carbonic anhydrase

Enzim carbonic anhidrase merupakan hasil aktivitas secara intrasellular dan intrasellular dari microalgae Tetraselmis gracilis (alga keemasan), hasil aktivitas carbonic tersebut berupa regulasi senyawa karbon yang membatu dalam proses fotosintesis dan respiratori metabolisme. Sifat enzim carbonic anhidrase akan menyerap karbon yang ada dilingkungan yang mengkonversi bentuk HCO3 menjadi CO2 yang terjadi didalam plasma membrane.

Mekanime terjadinya konversi tidak hanya terjadi dalam plasma membrane tetapi juga terjadi pada sitoplasma, mitokondria, terutama terjadi di daerah kloroplast, yang memiliki aktivitas dalam penyerapan senyawa karbon, carbonic anhidrase secara spesifik sangat dibuhkan oleh tumbuhan dalam melakukan aktivitas fotosintetik, yang membutuhkan senyawa karbon, bentuk konversi seyawa karbon didalam kloroplas diubah dalambentuk HCO3 menjadi CO2 yang dibutuhkan dalam fotosintesis.

Tetraselmis gracilis secara intrasellular memanfaatkan kandungan HCO3 yang besar diperairan untuk dimanfaatkan menjadi CO2 menlalui mekanisme konversi yang dilakukan oleh carbonic anhidrase (CA). Factor lingkungan yang mmpengaruhi aktivitas secra specific carbonic anhidrase (CA) antra lain adalah cahaya, ph dan suhu yang berpengaruh terhjadap aktivitas secara intrasellular dan ekstra sellular dari carbonic anhidrase.

Oleh: Mahrus Ali
(Direview dari berbagai sumber)