Mengenal Bota Laut: Bakteri yang Bercahaya "Photobacterium Leiognathi"

Pengenalan bioluminescence

Bioluminescence merupakan nama yang diberikan pada makhluk hidup yang dapat memendarkan cahaya. Bioluminescence terdistribusi luas pada alam, terutama pada lingkungan laut. Pada laut diperkirakan pada kedalaman antara 200 hingga 1200m sebanyak 95% ikan, 86% udang serta cumi-cumi merupakan bioluminescence. Organisme bioluminescence sangat bervariasi yaitu dari ikan, bintang laut, ubur-ubur, cumi-cumi, cacing, jamur, hingga bakteri (Tabel 1). 

Tabel 1. Organisme bioluminescence

Photobacterium leiognathi

Bakteri yang bercahaya terdiri dari tiga genus dan salah satu genusnya adalah Photobacterium yang tersebar luas pada laut. Photobacterium merupakan bakteri Gram-negatif, berbentuk batang, dan motil (dapat bergerak). Photobacterium leiognathi merupakan anggota dari genus Photobacterium yang umumnya dapat ditemukan di pesisir, air laut yang cenderung lebih hangat, atau bersimbiosis dengan ikan Teleostei (ikan pony).

Gambar 1. Ikan pony yang bersimbiosis dengan Photobacterium leiognathi

Gambar 2. Photobacterium leiognathi dalam medium

Gen pemendar cahaya

Cahaya yang dipendarkan oleh Photobacterium leiognathi ini dihasilkan dari reaksi oksidasi dengan enzim luciferase. Enzim luciferase merupakan senyawa kimia (atau katalis) yang dapat berinteraksi dengan substrat untuk mempengaruhi reaksi kimia. Interaksi antara luciferase dengan luciferin yang teroksidasi (terjadi penambahan oksigen) menghasilkan produk samping berupa oxyluciferin. Reaksi kimia tersebutlah yang menghasilkan cahaya. Photobacterium leiognathi memiliki gen luxCDABEG dan ribEBHA (Gambar 3) yang masing-masing berperan dalam menghasilkan biolumincescent. Gen luxA dan luxB berfungsi untuk menghasilkan enzim luciferase, luxCDE untuk mensintesis serta mendaur ulang aldehida. Aldehida ini nantinya akan berinteraksi dengan oksigen serta FMNH2 sebagai substrat luciferase. Sedangkan gen luxG menyintesis enzim flavin reductase. Enzim flavin reductase ini seperti namanya reductase dari kata reduction berfungsi untuk mengurangi sintesis FMNH2 yang dihasilkan oleh gen ribEBHA.

Gambar 3. Gen luxCDABEG dan ribEBHA

Simbiosis antara ikan pony dengan Photobacterium leiognathi terletak pada jaringan kompleks seperti kelenjar disebut sebagai organ cahaya. Pada organ cahaya terdapat populasi bakteri Photobacterium leiognathi yang padat yang selalu diberikan nutrien (makanan) serta oksigen untuk dapat bereproduksi dan produksi cahaya. Sebagai gantinya, Photobacterium leiognathi berperan dalam membantu ikan pony untuk sinyaling sex-spesifik (untuk mating), menghindari predator, memikat mangsa, dan schooling.

Manfaat

Manfaat dari Photobacterium leiognathi tidak hanya bagi ikan pony saja, tapi peneliti sudah banyak mengembangkan kegunaan dari gen luxCDABE. Gen ini diambil dari Photobacterium leiognathi untuk direkayasa genetiknya dan dimasukkan ke dalam gen Salmonella typhimurium untuk terapi kankter. Spesifiknya, gen luxCDABE ini berperan terhadap studi bacterial imaging. Bacterial imaging dapat memantau lokasi, besaran, dan waktu ekspresi gen pada bakteri yang penting sebagai parameter untuk prediksi dan mengukur efek dari treatment. Gen dari Photobacterium leiognathi ini dapat memudahkan dalam melihat kesuksesan dari bakteri Salmonella thyphimurium dalam mengekspresikan gen untuk terapi kanker.

Daftar Acuan:

Kricka, L. J. 2005. Bioluminescence. In P. Worsfold, A. Townshend & C. Poole (2nd), Encyclopedia of Analytical Science (pp. 277-284). Elsevier Academic Press: Amsterdam.

Kwon, S. Y. & J-J. Min. 2014. Genetically engineered Salmonella typhimurium for targeted cancer therapy. In E. C. Lattime & S. L. Gerson (3rd), Gene Therapy of Cancer (pp. 443-452). Elsevier Academic Press: Amsterdam.

Urbanczyk, H. J. C. Ast & P. V. Dunlap. 2011. Phylogeny, genomics, and symbiosis of Photobacterium.  FEMS Microbiol Rev 35: 324-342.