Salah satu penyakit menular yang mematikan adalah tuberkulosis (TB) yang disebabkan oleh Mycobacterium tuberculosis. Bakteri berbentuk batang ini bersifat tahan asam, tidak membentuk spora, dan berkapsul. Dinding M. tuberculosis sangat kompleks, terdiri dari lapisan lemak yang cukup tinggi (60%). Komponen utama dinding sel M. tuberculosis adalah asam mikolat, lilin kompleks, trehalosa dimikolat yang disebut faktor tali pusat, dan sulfolipid mikobakteri yang berperan dalam virulensi. Penyakit TB ditularkan melalui udara yang terkontaminasi M. tuberculosis yang dikeluarkan saat penderita TBC batuk, sedangkan pada anak-anak sumber penularan umumnya berasal dari pasien TB dewasa. Bakteri ini sering masuk dan berkumpul di paru-paru dan berkembang biak (terutama pada penderita sistem kekebalan tubuh rendah), dan dapat menyebar melalui pembuluh darah atau kelenjar getah bening.
Di paru-paru, M. tuberkulosis ditangkap oleh makrofag. Interaksi TB dengan sel makrofag melibatkan komponen permukaan sel mikobakteri dengan lipoarabinomannan (LAM). Porin protein OmpA dan hemagglutinin HbhA dengan reseptor makrofag seperti reseptor manosa, protein surfaktan SP-A, dan CD14. Selama kontak dengan reseptor ini, M. tuberculosis mengeluarkan beberapa senyawa virulen ke dalam sel makrofag. Studi eksperimental menunjukkan bahwa protein M. tuberculosis ESAT-6 dan CFP-10 berfungsi sebagai senyawa patogen intraseluler. Terapi TB umumnya dilakukan dengan pemberian obat anti TB, salah satunya adalah pirazinamid (PZA).
PZA adalah prodrug yang harus diaktifkan menjadi pyrazinoic asam (POA) oleh enzim PZase, protein dari gen pncA. Dalam bentuk aktifnya, POA mampu melawan M. tuberkulosis. Ketika digunakan bersamaan dengan isoniazid dan rifampisin, PZA jauh lebih efektif mempercepat penyembuhan dari 9 bulan menjadi 6 bulan pengobatan. Hal ini dikarenakan PZA mampu membunuh semidormant bakteri. Adanya resistensi M. tubercolosis terhadap PZA disebabkan oleh penurunan aktivitas PZase dalam mengkonversi PZA menjadi bentuk aktifnya, POA. Sebesar 70%-90% isolat M. tubercolosis yang resisten terhadap PZA mengalami mutasi gen pncA penyandi enzim pirazinamidase ( Scorpio & Zhang, 2003). Penelitian tentang analisis mutasi gen pncA terhadap resistensi PZA pada isolat lokal M. tubercolosis sangat penting untuk menghasilkan biomarker genetik. Selain itu juga bermanfaat mempermudah pengobatan TB baik diagnosa maupun terapinya. Hal ini sangat membantu dalam tercapainya program STOP TB.
Mutasi gen pncA yang mengkode pirazinamidase/PZase pada Mycobacterium tuberkulosis sering dikaitkan dengan resistensi pirazinamid/PZA. Isolat H dan R1 menunjukkan perbedaan fenotipik yang nyata terhadap PZA. Isolat H sensitif terhadap PZA, tetapi R1 resisten terhadap PZA hingga 100 ug/ml. Makalah ini melaporkan profil pncA untuk kedua isolat dan aktivitas proteinnya yang diekspresikan dalam Escherichia coli BL21(DE3). Masing-masing gen pncA berukuran 0,6 kb telah berhasil disubklon menjadi vektor pET30a berukuran 5,4 kb dan membentuk rekombinan pET30a-pncA dengan ukuran 6,0 kb. Profil pncAR1 menunjukkan mutasi basa, tetapi tidak untuk pncAH terhadap pncA dari M. tuberkulosis H37RV yang sensitif terhadap PZA yang dipublikasikan di Genbank ID: 888260. Ditemukan tiga mutasi pada pncAR1, yaitu T41C, G419A, dan A535G yang selanjutnya mengubah asam amino dari Cys14Arg, Arg140His dan Ser179Gly dalam tingkat proteinnya. PZase R1 mutan yang diekspresikan sebagai protein 21 kDa pada E. coli Bl21(DE3) kehilangan 32% kinerjanya dalam mengaktifkan obat PZA menjadi asam pirazinoat/POA dibandingkan dengan PZase H tipe liar. diikuti dengan penurunan aktivitas PZase yang mendasari munculnya resistensi pirazinamid pada isolat klinis. Studi struktural untuk protein PZase mutan R1 harus dikembangkan lebih lanjut untuk mengungkap mekanisme resistensi obat yang lebih tepat dan merancang obat TB yang lebih efektif..
Kata kunci: pncA, Pyrazinamide, PZase, Mycobacterium tuberculosis.
Penulis: Prof. Dr. Purkan, S.Si, M.Si
Link Paper:
P. Purkan, S. Hadi, W. Retnowati, S. Sumarsih, D. K. Wahyuni, B. Piluharto, T. M. Panjaitan, C. Ifada, A. Nadila and B. A. Nabilah., Exploring of pyrazinamidase recombinant activity from PZA-sensitive and resistant Mycobacterium tuberculosis expressed in Escherichia coli BL21 (DE3). Brazilian Journal of Biology, 2024, vol. 84, e278911. https://doi.org/10.1590/1519-6984.278911
