Phytochemical and Biosynthetic Studies of Lignans, with a Focus on Indonesian Medicinal Plants Elfahmi, [No Value]
IMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's version (publisher's PDF) if you wish to cite from it. Please check the document version below. Document Version Publisher's PDF, also known as Version of record
Publication date: 2006 Link to publication in University of Groningen/UMCG research database
Citation for published version (APA): Elfahmi, . N. V. (2006). Phytochemical and Biosynthetic Studies of Lignans, with a Focus on Indonesian Medicinal Plants s.n.
Copyright Other than for strictly personal use, it is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of the author(s) and/or copyright holder(s), unless the work is under an open content license (like Creative Commons). Take-down policy If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim. Downloaded from the University of Groningen/UMCG research database (Pure): http://www.rug.nl/research/portal. For technical reasons the number of authors shown on this cover page is limited to 10 maximum.
Download date: 13-01-2017
Ringkasan (Indonesian) Studi fitokimia dan biosintesis lignan, dengan fokus pada tumbuhan obat Indonesia Penggunaan tumbuh-tumbuhan, ekstrak dan senyawa kimia dari tumbuhan serta turunannya, dalam pengobatan berbagai penyakit, makanan tabahan dan bahan baku kosmetik telah berlangsung sejak lama dan terus berkembang sampai sekarang. Banyak obat modern diturunkan dari tumbuhan yang pada awalnya ditemukan melalui penggunaannya secara tradisional. Beberapa contoh diantaranya: obat anti kanker (podophyllotoxin, vincristine, vinblastin, taxol), anti malaria (quinine dan artemisinin), obat penguat jantung (digoxin), dan obat demam (aspirin). Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi menstimulasi pengembangan tumbuhan obat sebagai sumber yang berguna untuk penemuan obat. Metoda analitik modern, pendeketan bioteknologi, metabolomik, proteomik dan genomik sekarang sudah diaplikasikan dalam penelitian tumbuhan obat dan memberikan kontribusi yang besar dalam pengembangan tumbuhan obat. Pendekatan ini sudah digunakan diseluruh dunia untuk mengatasi permasaalahan yang sering muncul dalam pengembangan tumbuhan obat. Permasaalah tersebut diantaranya rendahnya kandungan senyawa berkhasiat dari tumbuhan obat dan standardisasinya. Pada tesis ini dimuat studi tentang aspek fitokimia dan bioteknologi terhadap senyawa aktif lignan dari dua tumbuhan obat yang digunakan di Indonesia yaitu Phyllanthus niruri L (Euphorbiaceae) dan Piper cubeba L(Piperaceae) dan dua tumbuhan obat dari Eropa yaitu Linum flavum L dan Linum leoni F.W. Schulz (Linaceae). Kedua tumbuhan Indonesia tersebut digunakan sebagai komponen jamu. Jamu adalah obat tradisional di Indonesia yang dibuat dari tumbuhan dan digunakan oleh masyarakat Indonesia semenjak beberapa abad yang lalu untuk memelihara kesehatan dan mengobati penyakit. Produksi jamu telah berkembang dari skala industri rumah tangga ke skala industri yang lebih besar. Karena nilai klinis dan ekonomis dari jamu sekarang terus meningkat di Indonesia, maka dibutuhkan bukti-bukti ilmiah dan penelitian lanjut terhadap tumbuhan obat. Jamu harus dikembangkan untuk menjamin aktifitas farmakologi dan keamanannya. Tinjauan pustaka tentang penelitian-penelitian yang dilakukan terhadap tumbuhan yang digunakan untuk memproduksi jamu, secara komprehensif dimuat pada Bab 2. Tinjauan ini mencakup berbagai aspek termasuk fitokimia, farmakologi, toksikologi dan uji klinis serta berbagai isu etika seperti hak kekayaan intelektual, pembagian keuntungan dan konservasi. Phyllanthus niruri (meniran) adalah salah satu tumbuhan obat yang sering digunakan untuk jamu. Seluruh bagian dari tumbuhan ini digunakan untuk mengobati gonore, sifilis, nefralgia, diare, demam dan tetanus. Daun meniran digunakan untuk mengobati epilepsi, malaria, konstipasi, hipertensi dan kelainan menstruasi. Senyawa lignan adalah metabolit sekunder yang penting pada tumbuhan ini, yang betanggung jawab terhadap aktivitas biologinya. Kultur sel dari P. niruri menghasilkan senyawa lignan. Terdapat perbedaan yang signifikan secara kuanlitatif dan kuantitatif antara profil senyawa lignan dari kultur sel, kultur kalus, tumbuhan asli, akar dan biji dari P. niruri. Dua senyawa lignan yang tidak ditemukan sebelumnya dari tumbuhan ini berhasil diisolasi dan dimurnikan. Satu diantaranya adalah senyawa baru yaitu cubebin dimetilleter dan senyawa baru untuk P. niruri tetapi telah dilaporkan sebelumnya dari tumbuhan lain, P. urinaria, yaitu urinatetralin (lihat Bab 3). Penambahan dua senyawaantara untuk biosintesis lignan pada kultur sel P. niruri dapat menstimulasi peningkatan produksi cubebin dimetileter hingga 0,7 mg g-1 berat kering (kontrol sel hanya 0,1 mg g-1 berat kering) dan urinatetralin hingga 0,3 mg g-1 berat kering (control sel hanya 0,2 mg g-1 berat kering). Dua senyawaantara tersebut adalah asam ferulat (0,5 mM) dan asam kafeat (0,5 mM). Lignan juga ditemukan dari tumbuhan obat lainnya yang digunakan untuk jamu, yaitu Piper cubeba. Biji dari tumbuhan ini digunakan untuk mengobati gonore, disentri, sifilis, sakit pada perut, diare, enteritis dan asma. Profil senyawa lignan dari biji, daun dan batang P. cubeba dibuat dan dibandingkan dengan menggunakan khromatografi gas (GC), khromatografi gas-spektrometer masa (GC-MS) dan khromatografi cair tegangan tinggi (HPLC) (Bab 4). Tiga belas lignan ditemukan pada 101
biji, lima belas pada daun dan lima pada batang. Pada Bab 5 dimuat hasil penelitian terhadap komposisi minyak atsiri dari P. cubeba. Minyak atsiri biasanya digunakan sebagai bahan pembuat kosmetik serta untuk tujuan pengobatan. Beberapa aktifitas farmakologi dari minyak atsiri adalah sebagai antimikroba, anti herpes simplex, antijamur, obat jantung, proteksi lambung. Destilasi air dari biji P. cubeba menghasilkan minyak atsiri sebanyak 11,8% dan dari daun 0,9%. Dari biji dapat diidentifikasi 105 komponen, sebesar 63,1% dari minyak atsiri, sedangkan dari daun 63 komponen dengan jumlah 78,0% dari minyak atsiri. Jumlah total monoterpen dari minyak yang diperoleh dari biji dan daun hampir sama, yaitu 17,2% dan 17,%. Monoterpen utama dari biji dan daun adalah -thujene, -pinene, sabinene, and limonene. Trans-sabinenhidrat adalah komponen utama dari fraksi monoterpen teroksigenasi. Copaene, -elemene, E-caryophyllene, and caryophyllene adalah sesquiterpen utama dari minyak atisiri biji, sedangkan E-caryophyllene, and -cadinene adalah sesquiterpen utama dari daun. Berdasarkan hasil penelitian terhadap lignan dan minyak atsiri dari P. cubeba dapat disimpulkan bahwa selain dari biji, daun dari tumbuhan ini juga dapat dimanfaatkan untuk tujuan pengobatan. Kesimpulan ini dapat dijadikan dasar untuk pengembangan lebih lanjut sehingga P. cubeba bisa dijadikan untuk pengobatan rasional (fitofarmaka). Studi terhadap biosintesis lignan dilakukan dengan menggunakan tumbuhan Eropa, Linum flavum L. Penggunaan podofilotoksin sebagai bahan dasar untuk produksi obat antikanker etoposide, teniposide dan etopophos menstimulasi penelitian terhadap lignan, termasuk turunan podofilotoksin lainnya dan produk antara dari biosintesis lignan. Pada Bab 6 ditulis studi tentang peningkatan produksi 6-metoksipodofilotoksin (6-MPT) dan penurunan produksi coniferin pada kultur suspensi sel dari L. flavum dengan menggunakan natrium etilendiamina tetraasetat (Na2EDTA) dan senyawa penghambat enzim glucosylrasnferase lainnya. Enzim coniferil alkohol glucosyltransferase (CAGT) menjadi katalis pembentukan senyawa coniferin dengan menggunakan coniferil alkohol sebagai substrat. Produksi coniferin pada kultur suspensi sel L. flavum sangat besar yaitu 12% dari berat kering. Coniferil alkohol juga digunakan untuk pembentukan senyawa 6-MPT melalui jalur biosintesis yang berbeda dengan coniferin. Aktivitas CAGT yang dihambat akan mengurangi produksi coniferin, sehingga jumlah coniferil alkohol meningkat. Sebaliknya, akumulasi coniferil alkohol ini bisa digunakan sebagai bahan antara untuk produksi senyawa 6-MPT. Na2EDTA menghambat produksi coniferin sampai 88% dan di sisi lain meningkatkan produksi 6-MPT sampai 0,56 mg g-1 berat kering, lebih dari tiga kali lipat dibanding kultur control. Pengurangan produksi coniferin berkorelasi dengan berkurangnya aktivitas CAGT, seperti terlihat pada aktivitas ekstrak sel terhadap coniferil alkohol. Ini menunjukkan bahwa Na2EDTA menghambat CAGT dan oleh karena itu mengurangi produksi coniferin. Mekanisme penghambatan terhadap CAGT masih belum jelas. Untuk studi lebih lanjut terhadap peran CAGT dalam biosintesis lignan telah dilakukan pemurnian parsial enzim ini dari kultur suspensi sel L. flavum. Pemurnian sampai pada tingkat 100% sangat sulit karena ketidakstabilan enzim. Penelitian lanjutan untuk memahami fungsi enzim CAGT adalah cloning CAGT dari kultur suspensi sel L. flavum pada Escherichia coli (Bab 7). Hasil isolasi total RNA menunjukkan kualitas yang cukup untuk sintesis cDNA. Satu forward dan satu reverse degenerated primer didisain berdasarkan daerah lestari seratus glucosyltransferase dari berbagai spesies tumbuhan. Glcosyltransferas ini di analisis menggunkan perangkat lunak MegAline dari DNASTAR Inc. Daerah lestari, yang dikenal dengan kotak PSPG, sangat khas dan ada di semua glucosyltransferase yang berperan dalam biosintesis bahan alam. Daerah ini juga didefenisikan sebagai sisi aktif enzim glucosyltransferase dari hewan dan mikroorganisme. Kotak PSPG dipercayai sebagai representasi dari sisi yang berikatan dengan nukleotida difosfat. Beberapa gen pengkode glucosyltransferase adalah kandidat yang cocok untuk disisipkan kedalam tanaman untuk tujuan peningkatan kualitas makanan, hasil pertanian dan untuk memahami biosintesis bahan alam yang berguna sebagai obat. Tiga glucosyltransferase telah berhasil di kloning dari kultur suspensi sel L. flavum pada E. coli. Dua diantaranya telah memiliki urutan nukleotida lengkap (ORF) yaitu CAGT A dan CAGT B. 102
-
*
+
,
Sedangkan urutan lengkap dari CAGT C belum berhasil diidentifikasi. Penjajaran CAGT A dan CAGT B dengan beberapa glucosyltransferase dari berbagai tumbuhan berdasarkan basis data, menunjukkan 50% dan 40% homolog berturut-turut. Sedangkan kotak PSPG box dari CAGT A dan B menunjukkan 80% dan 89% homolog, berturut-turut. Analisis filogenetik menunjukkan bahwa CAGT A dan B tergolong ke dalam subfamili yang sama dengan fenilpropanoid glucosyltransferase yang lain. Walaupun ekspresi dari kedua gen ini belum berhasil dilakukan, dapat disimpulkan bahwa sekurangnya satu dari dua CAGT berperan dalam tahap biosintesis dari coniferil alkohol untuk pembentukan coniferin pada kultur suspensi sel L. flavum. Pada Bab 8 dijelaskan produksi justicidin B, sebuah senyawa sitotoksik ariltetralin lignan pada kultur sel dan akar rambut dari Linum leonii. Kultur akar rambut dihasilkan dari transformasi genetik menggunakan Agrobacterium rhizogenes 15834 strain (tipe agropin). Produk yang dikode oleh gen rol A dan rol C mempunyai efek sinergis pada induksi akar dan meningkatkan sensitifitas auxin. Keberhasilan transformasi gen ini dari A. rhizogenes pada kultur akar rambut diperiksa dengan PCR. Pada produk PCR ditunjukkan bahwa gen rol A dan rol C ditemukan pada kultur akar rambut L. Leoni. Akar rambut yang dimodifikasi secara genetik menghasilkan produksi justicidin B (10 mg g-1 berat kering) lima kali lipat lebih tinggi bila dibandingkan dengan kalus kontrol. Hasil ini menunjukkan bahwa teknik ini dapat digunakan untuk meningkatkan akumulasi justicidin B. Di samping itu, penelitian terhadap efek sitotoksik justicidin B terhadap tiga sel LAMA-84, K-562 dan SKW yang diturunkan dari leukimia kronis dari manusia, yang menunjukkan respon yang lebih rendah terhadap obat sitotoksik karena ekspresi yang tinggi dari protein BCR-ABL (tirosin kinase non reseptor). IC50 dari justicidin B adalah 1,2, 6,1 dan 1,5 µM untuk sel LAMA-84, K-562 dan leukimia limfoid kronis (SKW), berturut-turut. Nilai IC50 sebanding dengan obat antikanker etoposide. Dapat disimpulkan bahwa studi fitokimia dari dua tumbuhan obat Indonesia, juga produksi lignan pada kultur suspensi sel pada tesis ini memberikan pendekatan ilmiah lanjut untuk pengembangan jamu. Sedangkan studi rekayasa genetik pada dua spesies Linum memberikan kontribusi untuk penelitian tumbuhan obat, khususnya dalam memahami biosintesis lignan sebagai salah satu golongan metabolit sekunder penting untuk aktifitas farmakologi. Pendekatan bioteknologi dapat pula diaplikasikan dalam upaya menggunakan tumbuhan obat sebagai sumber penemuan obat baru.
103
104
