Tuberkulosis (TB) masih menjadi salah satu penyakit infeksi yang sulit dikendalikan, terutama karena munculnya Mycobacterium tuberculosis yang resisten terhadap obat. Salah satu obat penting dalam terapi TB adalah pirazinamid (PZA), yang membutuhkan enzim pirazinamidase (PZase) untuk mengubahnya menjadi bentuk aktif. Enzim PZase dikode oleh gen pncA, sehingga perubahan atau mutasi pada gen ini diduga berperan penting dalam munculnya resistensi terhadap PZA.
Penelitian ini mengkaji hubungan antara mutasi gen pncA, karakteristik enzim PZase, dan resistensi PZA pada dua isolat klinis M. tuberculosis, yaitu R1 dan R2. Isolat R1 resisten terhadap PZA pada konsentrasi 100 μg/mL, sedangkan R2 resisten pada 150 μg/mL. Analisis genetik menunjukkan bahwa R1 memiliki tiga mutasi pncA yang menyebabkan perubahan asam amino Cys14Arg, Arg140His, dan Ser179Gly, sedangkan R2 memiliki empat mutasi yang menghasilkan perubahan Ala26Ser, Ala38Pro, Thr135Pro, dan Arg140His.
Untuk mengetahui dampak mutasi tersebut terhadap fungsi enzim, gen pncA dari kedua isolat diekspresikan secara rekombinan menggunakan Escherichia coli. Protein PZase mutan yang dihasilkan berukuran sekitar 21 kDa dan kemudian dianalisis aktivitas katalitiknya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa efisiensi katalitik PZase-R1 sebesar 1,759 mM⁻¹·menit⁻¹, sedangkan PZase-R2 sebesar 1,500 mM⁻¹·menit⁻¹. Nilai tersebut lebih rendah dibandingkan PZase normal yang mencapai 2,443 mM⁻¹·menit⁻¹.
Penurunan efisiensi katalitik tersebut masing-masing mencapai 28,0% pada PZase-R1 dan 38,6% pada PZase-R2. Temuan ini menunjukkan bahwa mutasi pada pncA tidak hanya mengubah susunan genetik, tetapi juga dapat memengaruhi kemampuan enzim PZase menjalankan fungsinya. Penurunan aktivitas enzim tersebut diduga berkontribusi terhadap kemampuan M. tuberculosis untuk bertahan terhadap pirazinamid.
Meskipun demikian, karena setiap isolat membawa beberapa mutasi sekaligus, masih diperlukan penelitian lebih lanjut untuk menentukan kontribusi masing-masing mutasi terhadap perubahan fungsi PZase dan resistensi PZA. Pendekatan seperti site-directed mutagenesis dan pemodelan struktur protein dapat membantu mengungkap bagaimana setiap perubahan asam amino memengaruhi struktur dan interaksi enzim dengan obat.
Penelitian ini menunjukkan bahwa memahami resistensi TB tidak cukup hanya dengan mengetahui adanya mutasi pada DNA. Perubahan kecil pada gen dapat menghasilkan perubahan pada protein, memengaruhi aktivitas enzim, dan pada akhirnya berkontribusi terhadap kemampuan bakteri bertahan terhadap obat. Pemahaman mengenai hubungan antara gen, enzim, dan resistensi ini diharapkan dapat menjadi dasar bagi pengembangan deteksi resistensi dan strategi pengobatan TB yang lebih efektif.
Kata kunci: resistensi pirazinamida, gen pncA, PZase mutan, kinetika katalitik.
Link Paper:
Purkan Purkan, Alivia Nadila, Bilqis Aliifa Nabilah, R Merlyn Sujatha, Wiwin Retnowati, Pratiwi Pudjiastuti, and Sofijan Hadi. Kinetical Analysis of Mutant PZase Enzyme To Uncover The Pyrazinamide Resistance In Mycobacterium tuberculosis Clinical Isolates. New Microbiologica.. 2026 49, 2, 107-116.
Purkan Purkan1, Alivia Nadila1, Bilqis Aliifa Nabilah1, R Merlyn Sujatha3,
Wiwin Retnowati4, Pratiwi Pudjiastuti1, and Sofijan Hadi1
1Department of Chemistry, Faculty of Science and Technology, Airlangga University. Jl. Mulyorejo, Surabaya 60115, Indonesia;
2Research Group of Biochemical Engineering, Enzyme Biotechnology and Gene Cloning, Airlangga University. Jl. Mulyorejo, Surabaya 60115, Indonesia;
3Department of Biochemistry, St. Peter’s Institute of Higher Education and Research, Avadi, Chennai, Tamil Nadu, India;
4Microbiology Division, Faculty of Medicine, Airlangga University, Jl Prof Dr. Moestajab, Surabaya, Indonesia.
Corresponding author. e-mail: purkan@fst.unair.ac.id.
