RINGKASAN Jalur Biosintesis Vitamin B12

Jalur Biosintesis Vitamin B12

Biosintesis Vitamin B12 dibatasi pada mikroorganisme. Sebagian besar langkah –  langkah  biosintesis vitamin B12 telah dikarakteristikkan dikarakteristikkan pada Pseudomonas pada Pseudomonas denitrificans, Salmonella typhimurium dan dan Propionibacterium  Propionibacterium freudenreichii. 2 perbedaan biosintetik jalur untuk vitamin B12 ada di alam: 1. 2.

Aerobic, atau jalur yang bergantung pada keberadaan oksigen ditemukan pada organisme seperti Pseudomonas seperti Pseudomonas denitrificans Anaerobic, jalur yang tidak bergantung bergantung dengan keberadaan oksigen telah diteliti pada organisme P. organisme P. shermanii, Salmonella typhimurium dan dan Bacillus  Bacillus megaterium. megaterium.

Gambar Skematik Representasi Jalur Biosintesis Biosintesis Kobalamin secara Aaerob dan Anaerob Biosintesis Vitamin B12 dimulai dari biosintesis tetrapyrrole. tetrapyrrole. Pada tahap pertama sintesis tetrapyrrole adalah sintesis 5- Asam aminolevulinat mungkin dapat melalui 2 jalan yaitu: kondensasi Suksinil-CoA dan Glisin (C4 pathway) atau tRNA glutamat (C5 pathway). Dalam Jurnal ini dijelaskan Biosintesis tetrapyrrole yang berasal dari dari C-5 ikatan glutamat. Tahap pertama, ikatan tRNA glutamat direduksi direduksi menjadi glutamate-1-semiladehid oleh glutamil-tRNA reduktase. Aldehid diubah pada tahap kedua melalui gugus yang berubah

menjadi Asam 5- aminolevulinat. 2 molekul Asam 5- aminolevulinat berkondensasi menghasilkan

molekul

porphobilinogen.

4

molekul

porphobilinogen

mengalami

 polimerisasi, disusun kembali dan kemudian cyclized ( penyebab struktur berbentuk cincin) menjadi bentuk uroporphyrinogen III, ini yang pertama macrocyclic menengah. Sementara dekarboksilasi dari uroporphyrinogen III mengarah pada biosintesis mengarah pada heme dan klorofil. Metilasi dari uroporphyrinogen III pada C-2 dan C-7 menghasilkan sintesis  precorrin-2,

sebuah dimetil dipirrocorphin yang juga peralihan sentral terakhir untuk 

sintesis pada koenzim F430 dan

siroheme. Penambahan 2 metil (C-2 dan

C-7) pada

struktur tetrapyrrole berasal dari (S)-adenosyl- L-methionine oleh reaksi metiltransferase. Pada precorrin-2, terdapat 2 jalur untuk biosintesis kobalamin terbagi: pada jalur  aerobik,  precorrin-2 adalah senyawa metil pada C-20 ini dilakukan oleh metiltranferase untuk membentuk precorrin-3A, sedangkan pada jalur anaerobik  precorrin-2 adalah khelat dengan kobalt untuk membentuk cobalt-precorrin-2, yang mana reaksi ini dikatalis pada S. enteric oleh CbiK. Perbedaan lebih lanjut pada 2 jalur ini adalah metode yang digunakan untuk proses kontraksi cincin, dengan penghilangan C-20 dari cincin. Pada kondisi aerobik, Atom C-20 pada precorrin-3A mengalami oksidasi oleh molekuler oksigen, secara terusmenerus oleh Fe4S4

gugus yang terkandung protein (CobG), dengan melepaskan C-20

sebagai asetat. Pada kondisi anaerobik, proses kontraksi cincin seperti ditengah i melalui kompleks ion kobalt yang mana mempunyai kemampuan menganggap perbedaan serikat valensi (+ 1 sampai + 3) untuk membantuk oksidasi, menghasilkan senyawa C-20 menjadi asetaldehid. Ketika jalur biosintesis berbeda pada precorrin-2, berbeda juga pada tingkat asam adenosilcobirat, yang mana diubah menjadi cobinamida oleh penempelan lengan aminopropanol menjadi asam propionat pada sisi cincin D. Lingkaran nukleotida yang  paling rendah terpasang dengan mentransfer phosphoribosil residu dari mononuckleotida asam nikotinat mononuckleotida menjadi DMBI (Dimetilbenzimidazole). Hasil



-ribozole

adalah selalu kovalen terhubung menjadi GDP- diaktifkan adenosilcobinamida, sehingga melepaskan GMP dan memberikan secara komplit produksi molekul koenzim B12

Produksi vitamin B12 dengan fermentasi Propi oni bacteri um Sp 

Telah dibuktikan bahwa spesies Propionibacteria mempunyai potensi yang tinggi untuk  mengakumulasi

vitamin

B12

secara

intraseluler.  Propionibacterium

shermanii

dan

 Propionibacterium freudenreichii adalah yang paling umum digunakan. Bakteri  Propioni memproduksi vitamin B12 secara intraseluler dan mengeluarkan terutama asam propionat dan asam asetat secara extraseluler. Semua strain Propionibacterium bekerja untuk menghasilkan vitamin B12 pada suasana microarophilic dan dapat memproduksi tinggi pada konsentrasi oksigen yang sangat rendah, bagaimanapun juga DMBI (Dimetilbenzimidazole) membutuhkan oksigen. Bioproses produksi vitamin B12 menggunakan strain Propionibacterium terbagi menjadi 2 tahapan. Tahap pertama dilakukan fermentasi selama

hari, bakteri-bakteri tumbuh secara

anaerob untuk memproduksi precursor vitamin B12 yaitu cobamida. Selanjutnya sangat penting untuk menetralisir akumulasi asam propionate selama fermentasi berlangsung hal ini untuk  menjaga kultur yang dihasilkan mempunyai pH = 7. Volume asam propionate berjumlah 10% dari volume fermentasi. Untuk optimasi nilai pH, suhu dan aerasi, pembentukan kondisi tersebut untuk produksi asam propionate dan vitamin B12 berbeda. Sementara itu, produksi asam propionate yang optimal yaitu pada kondisi anaerobik dengan pH 6.5 dan suhu 37 º C, produksi vitamin B12 yang optimal membutuhkan suhu 40 ºC dan kondisi aerobic (0.5 vvm aerasi pada 100 rpm) dengan pH 6.5. Beberapa penelitian dilakukan untuk mendapatkan produksi vitamin B12 secara optimum antara lain: 1. Marwaha dkk telah mempelajari peranan asam amino betain dan kolin pada produksi vitamin B12 dengan 3 strain Propionibacterium yaitu viz. P. shermanii 566, P. shermanii dan

 Propionibacterium arl AKU 1251. Sebelas asam amino yang diujikan,

asam L- glutamat meningkatkan baik pertumbuhan dan susunan produk menjadi maksimum pada 3 semua strain tersebut. 2. Marwaha dan Sethi menggunakan limbah susu untuk produksi vitamin B12.  Propionibacterium shermanii 566 mensintesis 5.76 mg vitamin B12 per liter whey kandungan 4 % laktosa ditambah (NH4)2HPO4 dengan syarat pada saat fermentasi pada

suhu 30º C dengan kondisi anaerobic selama 84 jam separu pertama kemudian diikuti dengan kondisi aerobik selama 84 jam separu kedua pada proses fermentasi. 3. Yongsmith and Chutima mempelajari produksi vitamin B12 dengan mengimobilisasi  pada gel kalsium alginat.

Keseluruhan sel Propionibacterium sp. strain arl AKU 1251

masih hidup ketkia diimobilisasi dalam gel alginat. Hasil maksimum mencapai sekitar 20 mg/ L medium. Produksi vitamin B12 dan pertumbuhan pada sel-sel yang diimobilisasi dapat meningkat oleh inkubasi yang di dalam sel-selnya terdapat sebuah medium terdiri atas konsentrasi tinggi sumber karbon dan nitrogen. Kehadiran precursor vitamin B12, yaitu cobaltous sulphate dan 5,6-dimethyl benzimidazole, bersamaan dengan surfaktan Tween 80, pada konsentrasi optimum secara signifikan meningkatkan produksi vitamin B12, hasil maksimum mencapai sekitar 20 mg/L medium.

Masalah-masalah terkait dengan produksi vitamin B12

Masalah utama dalam produksi vitamin B12 dengan menggunakan  Propionibacterium adalah terhambatnya pertumbuhan selama terjadi akumulasi metabolit inhibitor seperti asam  propionat dan asam asetat. Ken-ichiro dkk meneliti melalui berbagai pendeketan yaitu dengan mengontrol konsentrasi asam propionate serendah mungkin dengan cara antara lain: a)

Kultivasi periodik  Propionibacterium dimana konsentrasi Oksigen terlarut (DO) sebagai solusi perubahan antara 0-1 ppm

 b)

Sistem daur ulang sel menggunakan serat berongga modul

c)

Pencampuran kultur menggunakan  Propionibacterium dan  Ralstonia eutropha dimana mikroorganisme yang terakhir  berasimilasi asam propionat dihasilkan oleh

mikroba

 pendahulu Telah ditemukan bahwa produksi vitamin B12 paling tinggi menggunakan sistem daur  ulang sel , ketika dievaluasi berdasarkan jumlah vitamin B12 yang dihasilkan per unit volum medium yang digunakan, sistem penggabungan kultur memberikan nilai yang paling tinggi