RSS Feed (xml)
Protein ditentukan oleh urutan asam aminonya.
Teknologi
Mutakhir Generasi Baru Membuka Potensi Super Enzim Alami
Bayangkan
sebuah dunia di mana rahasia kehidupan terkecil bisa diubah menjadi solusi
terbesar bagi manusia: dari roti yang tetap lembut lebih lama, hingga bakteri
laut dalam yang menyimpan “mesin biologis” tahan panas ekstrem. Semua itu dimungkinkan berkat enzim—protein mungil
dengan kemampuan luar biasa yang bekerja sebagai katalisator reaksi kimia.
Kini, berkat terobosan teknologi terbaru, para ilmuwan mampu mengungkap
“kekuatan super” enzim yang tersembunyi di mikroba langka dan ekstremofil tanpa
perlu menumbuhkannya di laboratorium. Teknologi ini bukan hanya membuka pintu
bagi penemuan ilmiah yang menakjubkan, tetapi juga berpotensi mengubah masa
depan pangan, kesehatan, dan lingkungan secara revolusioner.
Enzim adalah protein yang memandu (mengkatalisis) reaksi kimia yang sangat spesifik. Enzim memainkan peran penting dalam semua bentuk kehidupan. Beberapa enzim menjalankan fungsi biologi sehari-hari seperti mencerna makanan, beberapa berperan penting dalam pertumbuhan, beberapa berperan sebagai perlindungan terhadap racun, dan beberapa di antaranya memberi organisme "kekuatan super" yang unik. Misalnya, terdapat enzim pada tumbuhan yang disebut RuBisCO yang memungkinkan mereka mengubah energi matahari menjadi bahan penyusun dasar makanan, yaitu gula. Terdapat enzim pada bakteri tertentu yang memungkinkan mereka mengubah gas nitrogen dari atmosfer menjadi bentuk yang dapat digunakan untuk mendukung semua kehidupan di bumi.
Meskipun
manusia menghasilkan berbagai enzim sendiri, selama ribuan tahun kita telah
menemukan cara untuk memanfaatkan enzim dari mikroorganisme, jauh sebelum enzim
tersebut teridentifikasi. Awalnya, hal ini dilakukan dengan menggabungkan
tepung atau anggur dengan ragi atau bakteri alami yang tumbuh di alam, untuk
menghasilkan produk fermentasi seperti anggur atau yogurt. Namun, pada abad
terakhir ini kita telah mempelajari cara mengisolasi dan memproduksi enzim itu
sendiri serta menggunakannya secara langsung dalam proses ini. Misalnya, enzim
“amilase”, yang biasanya ditemukan dalam air liur dan digunakan untuk mulai
memecah pati yang kita makan, digunakan untuk memodifikasi pati dalam tepung
roti agar tidak cepat mengkristal dan membuat roti “basi”.
Enzim yang disebut amilase memungkinkan roti iris
dinikmati lebih lama setelah dibeli tanpa menjadi basi.
Mikroba alami (bakteri dan jamur) merupakan sumber enzim
yang kaya dan bermanfaat, tetapi hingga saat ini hanya sebagian kecil dari
potensi keanekaragaman tersebut yang dapat diakses karena diperlukan kemampuan
untuk menumbuhkan organisme di laboratorium guna mempelajarinya dan memahami
kemampuannya. Dunia ini penuh dengan organisme yang tidak dapat ditumbuhkan di
laboratorium, setidaknya tanpa teknik yang sangat khusus. Hal ini terutama
berlaku untuk organisme yang hidup di lingkungan yang sangat tidak biasa
seperti ventilasi panas laut dalam atau di air atau tanah yang sangat asin.
Istilah umum untuk organisme yang hidup di lingkungan yang keras ini adalah
"ekstremofil" dan mereka menarik karena enzim mereka telah berevolusi
untuk dapat "beroperasi" dalam kondisi yang tidak biasa seperti suhu
tinggi atau lingkungan yang sangat asam.
Penemuan Teknologi Baru
Ada sebuah perusahaan yang berbasis di Jepang bernama
bitBiome yang telah mengembangkan cara baru untuk menemukan enzim "super
power" yang dihasilkan oleh ekstremofil atau kategori mikroba eksotis
lainnya, tanpa perlu menumbuhkan organisme tersebut di laboratorium. Teknologi
mereka dimulai dengan teknik penyortiran mikroskopis yang memungkinkan mereka
mengisolasi sel bakteri tunggal dari sampel lingkungan atau biologis campuran.
Mereka kemudian dapat menggunakan teknologi yang baru dikembangkan untuk membuat
banyak salinan DNA bakteri tersebut dan mengurutkannya, semuanya tanpa harus
menumbuhkan lebih banyak bakteri yang telah diisolasi. Kemudian mereka
menggunakan kombinasi genetika evolusioner, bio dan kimia-informatika, serta
kecerdasan buatan untuk membandingkan urutan dan memprediksi karakteristik tiga
dimensi protein baru ini dengan informasi serupa yang tersedia di basis data
publik dan privat yang mencakup urutan yang diketahui atau protein yang
diminati. Urutan yang dikumpulkan bitBiome disimpan oleh basis data mereka,
yang sekarang menampung sekitar 2,4 miliar urutan dari lebih dari 1 juta
organisme. Dengan teknologi pengurutan mereka, basis data ini tumbuh lebih dari
1 miliar urutan per tahun. AI berperan penting dalam membantu mengidentifikasi
enzim yang tampaknya berbeda dengan aktivitas target yang serupa.
Protein memiliki struktur tiga dimensi yang rumit yang
ditentukan oleh urutan asam amino yang dikodekan oleh DNA dalam suatu gen. Gambar
disediakan oleh bitBiome
Hal ini juga memungkinkan mereka untuk mengevaluasi
fungsi enzim atau protein yang baru diidentifikasi ini. Bahkan dengan AI,
proses penemuan dan "penambangan" ini mustahil dilakukan tanpa
kemampuan untuk mengurutkan sel-sel individual. Hal ini karena teknik umum
bergantung pada teknologi pengurutan yang telah berusia puluhan tahun yang
disebut shotgun metagenomics, yang seringkali melewatkan populasi bakteri dari
sampel kompleks. Akibat kekurangan teknologi yang ada ini, kita masih belum
mengidentifikasi lebih dari 99% spesies bakteri yang ditemukan di planet kita.
Aplikasi Teknologi
Ada banyak aplikasi potensial untuk metode penemuan enzim
baru ini, termasuk biomanufaktur, remediasi limbah atau toksin, daur ulang
tekstil dan plastik yang berkelanjutan, dan produksi aditif makanan alami.
Meskipun bitBiome saat ini berfokus pada kemitraan dengan perusahaan yang
mencari enzim baru atau yang telah ditingkatkan untuk dikembangkan, mereka juga
memiliki lini produk internal tempat mereka mengembangkan rangkaian enzim,
protein, atau bahan mereka sendiri untuk aplikasi komersial. bitBiome juga menawarkan
pengurutan sel tunggal mereka kepada perusahaan dan peneliti akademis yang
ingin menganalisis populasi mikroba pada tingkat sel tunggal. Penelitian
semacam ini sangat penting, terutama dalam memahami mikrobioma usus, tetapi
juga untuk memahami populasi mikroba kompleks di dalam tanah, misalnya, di
antara akar tanaman yang sedang tumbuh. Bakteri telah lama dipahami
berinteraksi dengan lingkungannya secara negatif maupun positif, mulai dari H.
pylori, bakteri usus yang menyebabkan tukak lambung, hingga Lactobacillus,
yang dikenal membantu kesehatan usus.
Teknologi bitBiome yang memungkinkan pengurutan sel
tunggal merupakan alat baru yang berharga untuk mempelajari mikrobioma usus
manusia.
Kemitraan
bitBiome telah meraih kesuksesan dengan sejumlah mitra,
termasuk Ajinomoto, perusahaan Jepang yang telah menyediakan enzim untuk
industri pengolahan makanan selama beberapa dekade. Teknologi enzim pangan
Ajinomoto berkontribusi pada peningkatan produktivitas pangan, pengurangan
biaya, dan penggunaan sumber daya pangan yang lebih efisien. Kolaborasi antara
bitBiome dan Ajinomoto difokuskan pada pemanfaatan teknologi milik bitBiome
untuk menemukan enzim yang benar-benar baru dengan fungsi dan aplikasi inovatif
di mana solusi yang memadai belum tersedia hingga saat ini.
Akan sangat menarik untuk melihat fungsi dan kemampuan
baru apa yang dapat ditemukan dan bagaimana hal tersebut dapat dimanfaatkan
oleh bioekonomi yang sedang berkembang.
Kesimpulan
Penemuan teknologi baru yang dikembangkan oleh bitBiome
membuka babak baru dalam memahami dan memanfaatkan enzim alami. Dengan
kemampuan mengurutkan DNA dari sel tunggal mikroba, bahkan dari organisme yang
sulit ditumbuhkan di laboratorium, para ilmuwan kini dapat mengeksplorasi
keragaman enzim yang sebelumnya tak terjangkau. Enzim-enzim “berkekuatan super”
dari ekstremofil maupun mikroba eksotis lainnya berpotensi menjadi kunci bagi
inovasi besar di bidang pangan, kesehatan, energi, hingga lingkungan. Di tengah
tantangan global seperti krisis pangan dan keberlanjutan, teknologi ini
menghadirkan harapan baru: menjadikan kekuatan alam yang tersembunyi sebagai
solusi nyata bagi masa depan manusia.
SUMBER:
Steven
Sawage. 9 September 2025. Next Generation Technologies To Unlock Nature’s
Enzyme Superpowers
No comments:
Post a Comment