Penemuan Cyanobacteria Mendorong Kembali Penelitian Biofule

(Credit: Bryant lab, Penn State)

JurnalSecience-Pada umumnya dibutuhkan waktu 44 tahun untuk membuat asumsi tentang bagaimana bakteri bisa menghasilkan Energi dan mensintesiskan. Penelitian baru baru ini membantah dan menyatakan pernyataan di atas tidaklah benar. Tim ilmuan yang di pimpin oleh Donald Bryant, Ernest C. Pollard merupakan profesor Bioteknologi di Jurusan Kimia dan Biokimia di Montana State University.  Hasil penelitian ini akan di terbitkan di Journal Science pada tanggal 16 Desember 2011, mereka mengharapkan dapat membantu para ilmuan menemukan cara baru untuk merekayasa genetik bakteri sehingga bisa menghasilkan biofule (senyawa yang kaya akan energi) yang bersumber dari sumber biologis. Banyak referensi yang mengambil fakta diperlukan 44 tahun, tetapi dengan ditemukannya cara baru kemungkinan akan bisa merevisi referensi tersebut.

Bryant menjelaskan bahwa, pada tahun 1967 dua kelompok peneliti menyimpulkan bahwa siklus energi yang sangat penting pada cyanobacteria adalah tidak lengkap. Bakteri fotosintetik yang dikenal sebelumnya adalah sebagai ganggang biru hijau. Siklus produksi energi yang dikenal sebagai asam trikarboksilat (TCA) atau siklus Krebs mencakup serangkaian reaksi kimia yang digunakan untuk proses metabolisme oleh sebagian besar bentuk makhluk hidup termasuk juga bakteri, jamur, protoza dan hewan. Serangkain reaksi kimia ini mengarah pada produksi ATP (Molekul yang berperan sebagi penyedia energi untuk metabolisme).

“Studi selama 44 tahun ini, para peneliti menyimpulkan bahwa hilangnya enzim cyanobacteria merupakan esensi dari jalur metabolisme yang ditemuakn dalam bentuk lain,”jelas Bryant. “ Mereka menjelaskan cynobacteria tidak memiliki kemampuan untuk membuat satu enzim (2-oxoglutarate dehidrogenase) dan bahwa enzim yang hilang ini mampu menghasilkan senyawa yang disebut suksinil koenzim A. Tidak ada reaksi tersebut di atas yang mengasumsikan untuk membuat organisme yang mampu mengkoordinasikan metabolisme untuk memproduksi energi, meskipun mereka masih bisa menggunakan siklus TCA untuk reaksi yang tersisa  segingga menghasilkan substrat untuk reaksi biosintesis. Tim mengatakan ternyata peneliti sebelumnya tidak cukup jeli untuk melihat ini semua jadi perlu banyak studi lebih lanjut.

“Satu ide kami adalah bahwa hipotesis 1967 tidak pernah dikoreksi karena penjelasan metode genom moderen yang patut disalahkan,” kata Bryant. “Algoritma komputer yang digunakan untuk mencari string dari kode genetik untuk mengidentifikasi gen. Kadang kadang Pentingnya gen dapat luput oleh karena kesalahan pencocokan, yang terjadi ketika gen sangat mirip tetapi memiliki fungsi yang sangat berbeda. Jadi, jika peneliti menggunakan metode biokimia untuk memvalidasi komputer untuk mengidentifikasi fungsi gen tentunya mereka tidak akan membuat kesimpulan yang prematur.

Untuk menguji kembali hipotesis tahun 1967, tim menganalisis menggunakan analisi biokimia dan genetik baru pada cyanobacterium yang juga disebut Synechococcus sp. PCC 7002 menjelajahi genom untuk mengetaui gen yang mungkin berperan untuk membuat energi alternatif (Siklus Enzim) para ilmuan menemukan bahwa Synechococcus memiliki gen yang satu kode yang penting untuk enzim alternatif. dehidrogenase suksinat dan semialdehyde terletak saling berdampingan ini adalah salah dalam mengartikan kemudia tim menunjukkan untuk mengkodekan enzim noval, 2-okso-glutarate dekarboksilase.

“Ternyata, menurut temuan dua enzim ini bekerjasama untuk menyelesaikan siklus TCA dengan cara yang sedikit berbeda.” Kata Bryant.” Artinya daripada membuat 2-oxoglutarate dehidrogenase, bakteri ini memproduksi kedua dekarboksilase 2-oxoglutarate dan suksinat dehidrogenase semialdehyde Kombinasi dari enzim memungkinkan organisme ini untuk pindah ke organisme menengah berikutnya (Suksinat - dan untuk melengkapi siklus TCA). "Bryant juga mengatakan bahwa timnya menemukan bahwa gen yang mengkode untuk dua enzim yang hadir di semua genom cyanobacterial kecuali yang dari beberapa spesies laut. Yang Bryant co-penulis di atas kertas Sains adalah Shuyi Zhang, seorang mahasiswa pascasarjana di Departemen Biokimia dan Biologi Molekuler di Penn State.

Beyant berharap bisa menggunakan hasil temuan temuan ini untuk menyelidiki cara cara baru untuk memproduksi biofule. “Sekarang kita bisa mengerti lebih baik tentang bagaimana cyanobacterial untuk mensintesis 1,3 batanadiol (senyawa organik sebgaia prekursor untuk bukan hanya membuat biofule, tetapi juga plastik), “ kata Bryant.

Bryant juga mengatakan bahwa penemuan timnya tentang cyanobacteria menunjukkan bagaimana ilmu pengetahuan merupakan proses yang terus berkembang, dan bahwa sebagai keputusan yang pasti tidak boleh diambil dari studi dengan hasil negatif.

"Sayangnya, kesimpulan bahwa cyanobacteria memiliki siklus TCA tidak lengkap ditulis dalam banyak buku teks sebagai fakta, hanya karena tim penelitian pada tahun 1967 disalahtafsirkan kegagalan mereka untuk menemukan enzim tertentu," kata Bryant. "Tapi dalam ilmu tidak pernah benar-benar berakhir selalu ada sesuatu yang baru untuk ditemukan.."

Penelitian ini didukung :Air Force Office of Scientific Research and the Genomic Science Program of the U.S. Department of Energy

(Sumber referensi: The Tricarboxylic Acid Cycle in Cyanobacteria, ditulis oleh : S. Zhang, D. A. Bryant)