Enzim Beta-Laktamase (B-laktamase)

Enzim Beta-Laktamse

mekanisme kerja enzimatik

Sumber: psc.edu

Beta-laktamse (β-laktamase) (gambar 1) merupakan salah satu dari kelompok enzim yang dihasilkan oleh hampir semua bakteri gram-negatif. Berfungssi untuk menghidrolisis cincin β-laktam dari penisilin dan sefalosporin sehingga dapat menghancurkan aktivitas antibiotiknya. Enzim tersebut mungkin disebut penicillinase atau cephalosporinase berdasarkan kekhususan mereka (Saunder, 2007). (Sefalosporin relatif tahan terhadap beta-laktamase). Antibiotik ini memiliki unsur biasanya dalam struktur molekul mereka, yaitu empat cicin atom yang dikenal sebagai beta-laktam. Enzim laktamase memecah cincin ini menjadi terbuka sehingga menonaktifkan sifat anti bakteri molekul ini. Antibiotik Beta-laktam biasanya digunakan untuk mengobati spektrum yang luas dari bakteri Gram-positif dan Gram-negatif. Beta-laktamase yang dihasilkan oleh organisme Gram-negatif biasanya dapat disekresikan (Anonim, 2010).

Gambar 1: The second beta-lactamase structure determined is from Francissela tularensis

Sumber: niaid.nih.gov

ENZIM PENISILINASE

Penisilinase adalah enzim β-laktamase pertama yang diidentifikasi: pertama kali diisolasi oleh Abraham dan Chain pada tahun 1940 dari E. Coli. Penemuan pada gram negatif E.coli ini bahkan sebelum penisilin memasuki penggunaan klinis (Abraham dan Chain, 1940). Penisilinase adalah jenis β-laktamase spesifik yang menunjukkan spesifisitas untuk penisilin dengan menghidrolisis cicin beta-laktam. Berat molekul dari berbagai macam penicillinase cenderung mengelompok sekitar 50 kDALTON. Produksi penisilinase cepat menyebar ke bakteri yang sebelumnya tidak menghasilkan atau hanya diproduksi jarang. Penisilinase yang resisten terhadap beta-laktam seperti methicillin dikembangkan, tetapi penemuan sekarang ternyata resistensi dapat menjadi lebih luas (Anonim, 2010).

Gambar 2: Aksi β-laktamase dan dekarboksilasi intermediet

Sumber:1.bp.blogspot.com

Gambar 3: Struktur badan dari penisilin (atas) dan sefalosporin (bawah). β-laktam dalam cincin merah.

Sumber:upload.wikimedia.org

Gambar 4: Bakteri Escherichia coli di sebelah kanan sensitif terhadap dua antibiotik beta laktam dan tidak tumbuh pada daerah semi-melingkar disekitar antibiotik. Bakteri E. coli di kiri yang tahan terhadap antibiotik beta-laktam dan tumbuh di samping salah satu antibiotik (bawah) dan sedikit dihambat oleh antibiotik lain (atas) (en.wikipedia.org).

Sumber:images-mediawiki-sites.thefullwiki.org

KLASIFIKASI BETA-LAKTAMSE

1. Klasifikasi Fungsional (Bush et al. 1995)

a. Kelompok 1

Cephalosporinase merupakan molekular kelas C (tidak dihambat oleh asam klavulanat). Cephalosporinase kelompok 1 tidak dihambat oleh asam klavulanat termasuk kelas molekul C

b. Kelompok 2

Kelompok 2 adalah penicillinase, cephalosporinase dan keduanya dihambat oleh asam klavulanat, sesuai dengan kelas molekul A dan D mencerminkan TEM asli dan gen SHV. Namun, karena meningkatnya jumlah TEM dan SHV yang diturunkan beta-laktamase, dibagi menjadi dua subkelas, 2a dan 2b.

  • Kelompok 2a
    Penicillinase kelas Molekuler A. Sub kelompok 2a hanya terdapat penicillinase.
  • Kelompok 2b
    Kelas molekuler A berspektrum luas. Kelompok 2b berbeda dengan 2a. Kelompok 2b memiliki spektrum yang luas beta-laktamase, yang berarti bahwa mereka mampu menonaktifkan penisilin dan sefalosporin pada tingkat yang sama. Selanjutnya, sub kelompok baru dipisahkan dari sub kelompok 2b:
    1. Kelompok 2be
      Molecular Class A dengan spektrum diperpanjang. Subkelompok 2be dengan huruf “e” untuk spektrum dengan aktivitas diperpanjang merupakan ESBLs yang mampu menonaktifkan sefalosporin generasi ketiga ( seftazidim , cefotaxime , dan cefpodoxime ) serta monobactams (aztreonam).
    2. Kelompok 2br
      Molecular Kelas A resisten terhadap penghambat (hambatan berkurang dengan asam klavulanat). Enzim kelompok 2br dengan huruf “r” yang menunjukkan mengurangi ikatan asam klavulanat dan sulbaktam , juga disebut resisten dengan penghambat TEM-enzim turunan, namun, pada umumnya masih rentan terhadap tazobactam , kecuali terdapat penggantian asam amino yang ada di posisi met69 .
      • Kelompok 2c
        CARBENICILLINASE kelas molekuler A. Kemudian subkelompok 2c dipisahkan dari kelompok 2 karena enzim ini menonaktifkan karbenisilin lebih dari benzilpenisilin dengan efek beberapa di cloxacillin .
      • Kelompok 2d
        CLOXACILANASE kelas molecular D atau A. Enzim Subkelompok 2d mampu menonaktifkan cloxacillin lebih dari benzilpenisilin dengan beberapa aktivitas melawan karbenisilin. Enzim ini dihambat secara buruk oleh asam klavulanat dan beberapa dari mereka merupakan ESBLs. Istilah yang tepat adalah “OXACILLINASE”. Enzim ini mampu menonaktifkan oxazolylpenicillin seperti oxacilli, dicloxacillin cloxacilli. Enzim termasuk kelas molekul D bukan kelas molekul A.
      • Kelompok 2e
        CEPHALOSPORINASE kelas molekuler A. Enzim subkelompok 2e adalah cephalosporinase yang juga dapat menghidrolisis monobactams dan dapat dihambat oleh asam klavulanat.
      • Kelompok 2f
        CARBAPENAMASE kelas molekuler A. Subkelompok 2f merupakan carbapenemase yang berbasisserine berlawanan dengan carbapenemase berbasis seng yang termasuk dalam kelompok 3.
      • c. Kelompok 3

        METALLOENZYME molecular kelas B (tidak dihambat oleh asam klavulanat).Kelompok 3 adalah beta-laktamase berbasis seng atau metallo. Sesuai dengan molekul kelas B yang merupakan enzim yang hanya bertindak oleh ion logam seng seperti didiskusikan di atas. Metallo B-lactamases are able to hydrolyse penicillins, cephalosporins, and carbapenems. Beta-laktamase metallo mampu menghidrolisis penisilin, sefalosporin, dan carbapenem. Dengan demikian, carbapenems terhambat baik oleh kelompok 2f (mekanisme berbasis serin) dan kelompok 3 (mekanisme berbasis seng)

        d. Kelompok 4

        PENICILLINASE yang tidak memiliki kelas molekular (tidak dihambat oleh asam klavulanat). Kelompok 4 adalah penicillinase yang tidak dihambat oleh asam klavulanat dan mereka belum memiliki kelas molekul yang terkait.

2. Klasifikasi Molekuler

Penisilinase ditemukan pada tahun 1940 dan berubah nama menjadi Beta-laktamase ketika struktur dari cincin Beta-laktam akhirnya dijelaskan. Klasifikasi molekul β-laktamase didasarkan pada urutan nukleotida dan asam amino pada enzim-enzimnya. Hingga saat ini, terdapat empat kelas yang diakui (AD) berhubungan dengan klasifikasi fungsional. Kelas A, C, dan D bertindak dengan mekanisme berbasis serin sedangkan kelas B atau Metallo-β-laktamase membutuhkan seng untuk aksi mereka ( Ambler, 1980).

RESISTENSI PADA BAKTERI GRAM-NEGATIF

Di antara bakteri Gram-negatif, munculnya resistensi terhadap sefalosporin spektrum diperluas telah menjadi perhatian utama. Ternyata pada awalnya dalam jumlah terbatas spesies bakteri ( E. cloacae , C. freundii , S. marcescens , dan P. aeruginosa ) dapat mengalami mutasi dengan produksi berlebihan kromosom kelas C β-laktamase. Beberapa tahun kemudian, resistensi muncul pada spesies bakteri yang tidak alami menghasilkan enzim AmpC ( K. pneumoniae , Salmonella spp,. P. mirabilis ) karena produksi TEM atau SHV-jenis ESBLs. Resitensi khas tersebut sudah termasuk oxyimino (misalnya ceftizoxime , cefotaxime , ceftriaxone , dan seftazidim , serta oxyimino-monobactam aztreonam ), tetapi bukan pada 7-alpha-metoksi-sefalosporin ( cephamycins ), dalam kata lain, ( cefoxitin dan cefotetan ) telah diblokir oleh inhibitor seperti klavulanat , sulbaktam , atau tazobactam , dan tidak melibatkan carbapenems. AmpC β-laktamase yang dimediasi plasmid merupakan ancaman baru, karena mereka memiliki resistensi terhadap 7-alpha-metoksi-sefalosporin ( cephamycins ) seperti cefoxitin atau cefotetan tidak terpengaruh oleh inhibitor β-laktamse yang tersedia secara komersial dan memiliki strain dengan hilangnya porins pada membran luar sehingga dapat memberikan resistensi terhadap carbapenem (Philippon, 2002).

wahju hidayat/Departement of Biology-UNS

4 Comments to “Enzim Beta-Laktamase (B-laktamase)”

  1. baru kali ini mendapatkan informasi yang lengkap tentang penisilinase..bagus bgt mas

  2. jika antibiotik betalaktam atau sepalosforin ditambah enzimbetalaktamase apa yang terjadi ya??

    • anda salah penegertian…sepalosforin atau lainya seperti penicillin, monobactam, dan carbapene termasuk golongan enzim dalam kelompok beta laktamase…..andai kata pinicilin dicampur sepalosforin juga gak maslah, misal untuk pengobatan dalam sepektrum luas..intinya teteap sam yaitu mengagalkan sintesis dinding sel bakteri

  3. wat ani@…bila antibiotik golongan betalaktam (khususnya golongan penisilin: ampicillin, amoxicillin, etc) rentan bahkan mudah dirusak oleh enzim betalaktamase makaya bila sudah rusak, maka yg terjadi adalah resistensi terhadap golongan penisilin. berbeda kasus pada golongan betalaktam dari kelompok cefalosporin, walaupun sama2 memiliki gugus betalaktam dalam struktur kimianya, tapi masih memiliki daya tahan terhadap enzim betalaktamase, namun daya tahan tersebut tergantung dari substitusi gugus metoksi pada posisi 7 …..begitu kurang lebihnya…

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: