Komunikasi Antar BakteriPosted on February 13, 2013 by belajarbiokimia

Sebuah pertanyaan terlintas difikiran apakah makhluk hidup paling sederhana seperti bakteri juga saling berkomunikasi diantara sesamanya? Ternyata, aktivitas komunikasi memang ada di setiap makhluk hidup termasuk bakteri yang tergolong sebagai mikroorganisme. Bakteri-bakteri saling berkomunikasi dengan mengekskresikan senyawa tertentu. Fenomena ini pertama kali ditemukan oleh A.S. Khokhlov pada tahun 1970. Kholklov menemukan bahwa Streptomycetes mengeksresikan senyawa dengan berat molekul rendah yang jika terakumulasi pada medium akan menginduksi pembentukan spora dan biosintesis antibiotik oleh Streptomycetes tersebut.

Fenomena tersebut dikenal pula sebagai “Quorum Sensing” yang merupakan mekanisme regulasi biosintesis metabolisme yang dipengaruhi kepadatan populasi bakteri. Mekanisme regulasi melibatkan dua komponen utama, yaitu senyawa sinyal dan protein aktivator transkripsional. Senyawa sinyal biasanya memiliki berat molekul rendah dan terakumulasi dengan meningkatnya kepadatan populasi bakteri. Jika konsentrasi molekul sinyal mencapai konsentrasi tertentu, molekul sinyal akan berikatan dengan protein aktivator. Kompleks yang terbentuk kemudian mengaktifkan metabolisme tertentu pada bakteri dan menginduksi biosintesis molekul sinyal dan protein aktivator. Molekul sinyal dan protein aktivator yang terbentuk akan menginduksi lebih lanjut biosintesis metabolit bakteri.

Fenomena quorum sensing yang telah diketahui, selanjutnya dijadikan sebagai model dalam menjelaskan mekanisme perpendaran bakteri Vibrio fischeri. Bakteri Vibrio fischeri merupakan bakteri laut yang dapat hidup bebas di perairan atau berasosiasi dengan hewan. Bakteri ini terlihat gelap jika hidup bebas di perairan (kepadatan populasi rendah), tetapi akan terlihat berpendar jika ditemukan berkoloni pada permukaan hewan laut (kepadatan populasi tinggi). Mekanisme quorum sensing dapat dilihat pada gambar berikut.

Perpendaran pada Vibrio fischeri melibatkan 8 gen, yaitu: LuxA-E, LuxG, LuxL dan LuxR. Lux R terletak diarah kiri operon dan mengkode protein aktivator. Luxl terletak disebelah kanan operon dan mengkode protein synthetase yang mensintesis molekul sinyal berupa N-(3-oxohexanoyl)-L-homoserin lactone (OHHL). LuxCDABEG mengkode produksi cahaya oleh bakteri dan terletak disebelah kanan LuxL. Jika kepadatan populasi sel rendah, LuxL ditranskripsi pada tingkat dasar dan OHHL terakumulasi secara lambat hingga mencapai konsentrasi tertentu. OHHL kemudian berikatan dengan protein aktivator membentuk kompleks LuxR-OHHL. Kompleks ini kemudian berikatan dengan region promotor yang terletak sebelum LuxL yang disebut lux box dan menstimulasi operon LuxCDABEG. Akibatnya, bakteri Vibrio fischeri menghasilkan cahaya pendar dan menginduksi ekspresi LuxL sehingga menghasilkan lebih banyak OHHL.

Fenomena quorum sensing tidak hanya terjadi pada bakteri Vibrio fischeri saja. Beberapa bakteri juga ditemukan memiliki mekanisme regulasi serupa. Hanya saja molekul sinyal yang terlibat berbeda. Pada tabel berikut, disebutkan beberapa bakteri yang memiliki mekanisme serupa dan molekul sinyal yang terlibat.

 

Sumber Pustaka:

Bozgelmez-Tinaz, G., 2003, Quorum Sensing in Gram Negative Bacteria, Turk J. Biol., 27: 85-93.

Voloshin, S.A. dan Kaprelyants, A.S., 2004, Cell-Cell Interactions in Bacterial Populations, Biochemistry (Moscow), 69: 1555-1564.