EKSTRAKSI INHIBITOR PROTEASE DARI SPONGE DAN POTENSI DAYA HAMBATNYA TERHADAP PROTEASE BAKTERI PATOGEN Oleh : IRMAN FEBRIAN C03499025
SKRIPSI
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERIKANAN PAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2004
EKSTRAKSI INHIBITOR PROTEASE DARI SPONGE DAN POTENSI DAYA HAMBATNYA TERHADAP PROTEASE BAKTERI PATOGEN OIeh : IRMAN FEBRIAN C03499025
SKRIPSI
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana pada Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Institut Pertanian Bogor
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HqSIL PERIKANAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN HOGOR 2004
RINGKASAN
IRMAN FEBRIAN. C03499025. Ekstraksi Inhibitor Protease dari Sponge dan Potensi Daya Hamhatnya terhadap Protease Bakteri Patogen. Dibawah bimbingan PIPIH SUPTIJAH dan TAT1 NURHAYATI. Semakin jelasnya keterlibatan enzim protease di dalam mekanisme molekular penyakit asal bakteri, virus, malaria, kanker, tumor, dan penyakit yang muncul barubaru ini seperti SARS, bahkan penyakit degeneratif seperti Alzheimer menyebabkan meningkatnya perhatian terhadap protease sebagai target senyawa obat bagi penyakitpenyakit tersebut. Desain atau pencarian inhibitor spesifik atau senyawa anti protease target tersebut dapat dilakukan, untuk selanjutnya dikembangkan sebagai obat. Pencarian sumber inhibitor alamiah enzim protease kmi sudah merambah ke arah organisme laut. Diantara berbagai jenis organisme yang hidup di laut, sponge merupakan sumber yang paling produktif menghasilkan komponen bioaktif. Metabolit sekunder seperti terpenoid, alkaloid, peptida, bioaktif asam lemak dan steroid merupakan komponen yang umum terdapat di dalam sponge. Di pasaran, saat ini senyawa-senyawa potensial yang berasal dari sponge seperti Bastadin 5, Bastadin 19 dan Manoalide dihargai sangat mahal. Maka dari itu perlu dilakukan penelitian untuk mencari sponge laut yang potensial dan mengisolasi komponen inhibitor protease potensial yang salah satunya terhadap protease yang diproduksi oleh bakteri patogen penyebab penyakit. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan ekstrak sponge yang potensial mempunyai aktivitas penghambatan (inhibitor) terhadap enzim protease bakteri patogen dan mengetahui Minimum Inhibitory Concentration (MIC) dari inhibitor protease tersebut. Sampel sponge dikoleksi dari perairan Pulau Panggang, Kep. Seribu. Sampel terdiri dari 10 jenis yang hidup pada kedalaman antara 4 - 12 m, jenis-jenis tersebut antara lain Jaspis stellifera, Xetospongia exigua, Gelliodes sp., Callyspongia muricana, Callyspongia sp., Xetospongia testudinaria, Aplysina sp., Reniochalina stalagmitis, Plakortis nigra dan Jaspis sp. Bakteri uji diambil dari rumah sakit Pertamina, Jakarta. Bakteri tersebut terdiri dari Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Staphylococcus epidermidis, Klebsiella sp., Aeromonas hydrophyli. Ekstraksi komponen inhibitor sponge menggunakan 2 pelarut yaitu pelarut akuades untuk sampel yang ditransportasikan dengan pelamt air laut steril dan pelqrut metanol 80% untuk sampel yang ditransportasikan dengan pelarut metanol 80%. Ekstraksi dilakukan sebanyak 2 kali sehingga diharapkan zat ekstraktif yang didapatkan akan lebih banyak. Penapisan bakteri patogen yang potensial memproduksi enzim protease dengan cara mengiinokulasi satu ose dari enam jenis bakteri uji ke dalam satu cawan petri yang berisi 10 ml media LA skim 2%. Pengamatan dilakukan dengan mengukur diameter koloni dan zona bening yang
*
dibentuk oleh masing-masing jenis bakteri uji sebagai akibat dari aktivitas protease bakteri uji yang mendegradasi skim dalam media LA. Semakin besar indeks proteolitik yang merupakan rasio dari diameter zona bening dan diameter koloni, akan semakin besar aktivitas proteasenya. Penapisan terhadap ekstrak sponge dilakukan dengan cara menambahkan larutan ekstrak sponge konsentrasi 10% (blv) kedalam 10 ml media LA skim 2% sehingga konsentrasi ekstrak menjadi 0,2%, Penambahan ekstrak sponge diharapkan akan menghambat aktivitas protease bakteri uji yang ditandai dengan mengecilnya zona bening atau tidak sama sekali. Potensi daya hambat dihitung dengan membandingkan indeks proteolitik bakteri uji yang ditumbuhkan dalam media mengandung ekstrak dengan indeks proteolitik bakteri uji yang ditumbuhkan pada media kontrol. Ekstrak sponge yang dapat menghambat protease bakteri uji lebih besar dari 50% dilakukan penentuan MIC (Minimum Inhibitory Concentration) dari masing-masing ekstrak dengan konsentrasi 0,2%, 0,16%, 0,12%, 0,08%, 0,04%, 0% sebagai kontrol. Sebagai pembanding digunakan inhibitor spesifk EDTA dengan konsentrasi yang sama. Berdasarkan hasil penapisan protease dari bakteri Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Staphylococcus epidermidis, Klebsiella sp., Aeromonas hydrophyli didapatkan tiga jenis bakteri patogen yang memproduksi enzim protease ekstraseluler yang cukup tinggi yaitu P. aeruginosa, S. aureus dan E. coli dengan indeks proteolitik dari masing-masing tersebut berturut-turut 2,5; 2,O; 2,2. Untuk tahapan penapisan ekstrak sponge sebagai inhibitor protease, bakteri uji yang digunakan adalah ketiga bakteri tersebut. Hasil penapisan ekstrak sponge menggunakan pelarut akuades dan metanol 80% dengan konsentrasi 0,2% didapatkan bahwa ekstrak sponge dalam pelarut metanol 80% tidak didapatkan satupun ekstrak sponge yang dapat menghambat protease bakteri P. aeruginosa, S. aureus dan E. coli lebih dari 50%. Hasil penapisan ekstrak sponge dalam pelarut akuades didapatkan tiga jenis sponge yang potensial mengandung komponen inhibitor protease yaitu sponge Jaspis stellifera, Aplysina sp., Plakortis nigra. Sponge Jaspis stellifera menghambat sempurna protease E. coli dan Staphylococcus aureus. Sponge Aplysina sp. menghambat protease Pseudomonas aeruginosa sebesar 55,28%. Sponge Plakortis nigra menghambat protease P. aeruginosa sebesar 56,17% dan menghambat sempurna protease S. aureus. Hasil perhitungan MIC (Minimum Inhibitory Concentration) menunjukkan ekstrak sponge ApIysina sp. dan Plakortis nigra dalam pelarut akuades maupun inhibitor spesifk EDTA sebagai pembanding, menghambat protease P. aeruginosa tetapi tidak dapat ditentukan konsentrasi hambatan minimumnya. Ekstrak sponge Jaspis stellifera dalam pelarut akuades dapat menghambat protease E. coli dengan konsentrasi minimum 0,08%, sedangkan EDTA 0,16%. Ekstrak -sponge Jaspis stellifera dan Plakortis nigra dalam pelarut akuades dapat menghambat protease S. aureus masing-masing dengan konsentrasi minimum 0,08% d q 0,12% sedangkan EDTA 0,16%. Perhitungan MIC (Minimum Inhibitory Concentration) menunjukkan bahwa ekstrak sponge Aplysina sp. dan Plakortis nigra dalam pelarut akuades kurang potensial mengandung inhibitor alamiah protease P. aeruginosa. Ekstrak sponge
Jhspis stellifera dalam pelarut akuades memiliki dosis penghambatan yang lebih kecil daripada inhibitor spesifik EDTA dalam menghambat protease E. coli dan S. aureus, sehingga dapat disimpukan sponge Jaspis stellifera potensial mengandung inhibitor alamiah protease E. coli dan S. aureus. Ekstrak sponge Plakortis nigra dalam pelarut akuades memiliki dosis penghambatan yang lebih kecil dibanding inhibitor spesifik EDTA dalam menghambat protease S. aureus, sehiigga dapat disimpukan sponge Plakortis nigra potensial mengandung inhibitor alamiah protease S. aureus.
SKRIPSI
Judul Skripsi
: Ekstraksi Inhibitor Protease dari Sponge dan Potensi
Daya Hambatnya terhadap Protease Bakteri Patogen.
Nama
: Irman Febrian
NRP
: C03499025
Program Studi
: Teknologi Hasil Perikanan
Menyetujui,
I. Komisi Pembimbing
. Dra. Pipih Suptiiah. M.BA Ketua
Tati Nurhavati. S.Pi M.Si. Anggota
11. Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan
Ir.Ruddv Suwandi, M.S., M.Phil. Ketua Program Studi Tanggal lulus : 8 April 2004
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta, pada tanggal 3 Februari 1981. Penulis adalah anak ke- 2 dari 4 bersaudara dari Bapak Moh. Dja'far dan Ibu Nuryani. Penulis memulai jenjang formal pada pendidikan Sekolah Dasar Negeri 01 Semper T i , Jakarta Utara dan lulus pada tahun 1993. Kemudian penulis ~l~elanjutkan Sekolah Menengall Pertanla di SLTP Negeri 143 Jakarta Utara 1~11~s pada tahun
1996, dan melanjutkan Pendidikan Tingkat Menengah Atas
SMU Negeri 72 Jakarta Utara dan lulus pada tahun 1999. Penulis masuk IPB melalui jalur USMI pada tahun 1999 dan diterima sebagai mahasiswa Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan pada Departemen Teknologi Hasil Perikanan. Selama menjalani pendidikan akadernik penulis pernah mengikuti organisasi Himpunan Mahasiswa Pengolahan Hasil Perikanan pada tahun 200012001. Penulis juga aktif di organisasi Fisheries Diving Club-IPB yang bergerak dibidang selam ilmiah sebagai anggota dan pengurus bidang Peralatan dan Logistik pada tahun 200012001, sebagai koordiiator bidang Kesekretariatan pada tahun 200112002, dan sebagai koordinator bidang Penelitian dan Pengembangan pada tahun 200212003, Akhirnya penulis menjadi Ketua Umum Organisasi Fisheries Diving Club-IPB pada tahun 200312004. Untuk menyelesaikan studi di Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, penulis melakukan penelitian dengan judul "Ekstraksi Inhibitor Protease dari Sponge dan Potensi Daya Hambatnya terhadap Protease Bakteri Patogen" sebagai salah syarat untuk memperoleh gelar Sarjana pada Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor.
KATA PENGANTAR
Bismillaahirrah?naanirrahiim Puji Syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karuniaNya sehiigga penulis dapat menyelesaikan penelitian serta penyusunan skripsi yang berjudul EKSTRAKSI INHIBITOR PROTEASE DARI SPONGE DAN POTENSI DAYA HAMBATNYA TERHADAP PROTEASE BAKTERI PATOGEN. Penelitian ini dilaksanakan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Perikanan pada Jurusan Teknologi Hasil Perikanan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Penelitian ini didanai oleh dana Hibah Bersaing XI tahun anggaran 2003 yang diketuai Ibu Tati Nurhayati, S.Pi, M.Si. Penulis mengucapkan terimakasih kepada Ibu Dra. Pipih Suptijah, MBA dan Ibu Tati Nwhayati, S.Pi, M.Si selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, masukan, dan saran sehiigga penulis dapat menyelesaikan tulisan ini. Ucapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan tulisan ini. Penulis menyadari mash terdapat kekurangan dalam penyusunan skripsi ini, namun penulis berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi ilmu pengetahuan khususnya di bidang perikanan serta pembaca lainnya dan semoga menjadi suatu amal ibadah bagi penulis.
Bogor, Maret 2004
Penulis
DAFTAR IS1
Hal
DAFTAR TABEL ..........................................................................................
iv
DAFTAR GAMBAR .....................................................................................
v
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................
vi
.
1 PENDAHULUAN ....................................................................................
I
1.1 Latar Belakang ....................................................................................
1
1.3 Waktu dan Tempat Penelitian ..............................................................
3
.
2 TINJAUAN PUSTAKA
........................................................................... 4
2.1 Enzim Protease ............................................................................
4
2.2 Keterlibatan Protease dalam Mekanisme Penyebab Penyakit .............. 6 2.3 Bakteri Patogen Penghasil protease ..................................................
7
2.3.1 Pseudomonas aeruginosa ......................................................... . . 2.3.2 Escherzchra coli ....................................................................... 2.3.3 Staphylococcus aureus ..............................................................
7 8 10
2.4 Sponge .............................................................................................
10
2.5 Inhibitor Protease dari Sponge ...........................................................
12
........................................................................................... 13 2.7 Metode Ekstraksi Komponen Bioaktif Sponge ................................... 15 2.8 Minimum Inhibitory Concentration (MIC) ........................................... 16 2.6 Ekstraksi
3. METODOLOGI .....................................................................................
18
3.1 Alat dan Bahan ...................................................................................
18
.. 3.2 Metode Penelltian ............................................................................... 3.2.1 Koleksi sampel sponge ............................................................
19
19 3.2.2 Ekstraksi komponen inhibitor protease sponge ......................... 20 3.2.3 Pembuatan media perturnbuhan bakteri .................................... 21 3.2.3.1 Pembuatan media luria agar (LA) skim 2% ................ 21 3.2.3.2 Pembuatan media luria bertani (LB) broth .................. 21
3.2.4 Penapisan bakteri patogen penghasil protease .......................... 21 3.2.5 Penapisan potensi sponge sebagai inhibitor protease ................ 22 3.2.6 MIC (Minimum Inhibitory Concentration) ............................... 23
...................................................................................... 24 4. HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................ 26 4.1 Penapisan Bakteri Patogen Penghasil Protease ................................... 26 3.3 Analisis Data
4.2 Ekstraksi Komponen Inhibitor Sponge
............................................... 27
4.3 Penapisan Potensi Sponge sebagai Inhibitor Sponge ........................... 30 4.4 Minimum Inhibitory Concentration (MIC) .......................................... 33 5. KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................
39
5.1 Kesimpulan ........................................................................................
39
5.2 Saran ..................................................................................................
39
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................
41
LAMPIRAN ..................................................................................................
45
iii
