Selasa, 14 Februari 2012

SINTESIS ANTIBIOTIK DARI ASAM AMINO


A.      DEFINISI
Antibiotika berasal dari kata “ anti “ dan “ bios “. Antibiotika adalah suatu senyawa yang berasal dari mikroorganisme hidup yang dapat merusak atau menghalangi pertumbuhan mikroorganisme lain. Antibiotik bisa berarti zat aktif yang berasal dari mikroorganisme ataupun sintesis (buatan) yang dapat digunakan dalam konsentrasi rendah untuk menghambat atau membunuh organisme, baik bakteri, Mycoplasma maupun protozoa. Secara khusus antibiotik digunakan untuk pengobatan penyakit infeksi. Antibiotik bekerja dengan cara menekan atau memutus mata rantai metabolisme dalam tubuh mikroorganisme.
Antibiotik awalnya ditemukan Alexander Fleming pada 1928 dan dinamakan penicillin G. Awalnya secara tidak sengaja kapang tumbuh di sediaan bakteri pada cawan petri yang lupa dibersihkan. Di bagian tumbuhnya kapang itu bakteri tidak ada yang berkembang, kondisi ini menstimulasi Alexander melakukan penilitian dan dari sanalah ditemukan antibiotik.


B.       PENGGOLONGAN ANTIBIOTIKA
1.    BERDASARKAN SPEKTRUM AKTIVITASNYA
a.       Spektrum luas, efektif terhadap bakteri gram positif dan gram negatif
b.      Dominan terhadap gram positif
c.       Dominan terhadap gram negatif
d.      Dominan terhadap Mycobacteriae ( antituberkulosis )
e.       Antijamur
f.       Antineoplasma ( antikanker )
2.    BERDASARKAN MEKANISME KERJA
a.       menghambat sintesa dinding sel ( penisilin, sefalosporin, basitrasin )
b.      menghambat sintesa asam nukleat
·      mengganggu fungsi DNA ( aktinomisin, bleomisin, mitomisin )
·      menghambat DNA polimerase (rifampisin )
c.       menghambat sintesa protein ( tetrasiklin, kloramfenikol, makrolida, aminoglikosida, eritromisin )
d.      mempengaruhi permeabilitas membran sel ( polipeptida, polien )
3.    BERDASARKAN MACAMNYA
a.         Penisilin tahan asam
b.         Penisilin tahan β-laktamase
c.         Penisilin spektrum luas
d.        Penisilin yang aktif terhadap bakteri gram positif dan Pseudomonas aeruginosa
e.         Penisilin pra-obat ( pro-drug ),
·      bentuk garam ( penisilin G prokain, benzatin penisilin G )
·      menutupi gugus amino bebas ( piperasilin, azlosilin, mezlosilin, apalsilin )
·      membentuk ester ( bakampisilin, pivampisilin, talampisilin )
4.    BERDASARKAN STRUKTUR KIMIANYA


a.         Antibiotika β-laktam
·      Turunan penisilin
·      Turunan sefalosporin
·      Turunan β-laktam non klasik
b.         Turunan amfenikol
c.         Turunan tetrasiklin
d.        Turunan aminoglikosida
e.         Turunan makrolida
f.          Turunan polipeptida
g.         Turunan linkosamida
h.         Turunan polien
i.           Turunan ansamisin
j.           Turunan antrasiklin
k.         Fosfomisin

5.    BERDASARKAN BIOSINTESANYA
a.         Berasal dari asam amino ( antibiotika peptida )
·      dari 1 asam amino ( sikloserin, kloramfenikol )
·      dari 2 asam amino ( penisilin, sefalosporin )
·      dari beberapa asam amino ( polipeptida, basitrasin, polimiksin, viomisin )
b.         Berasal dari karbohidrat atau glikosida ( aminoglikosida )
c.         Berasal dari asetat
·      golongan fenol ( tetrasiklin, griseovulfin )
·      antibiotika makrolida
·      antibiotika polien
·      rifampisin
d.        Golongan lain
·      derivat kumarin ( novobiosin )
·      amfoter ( vankomisin )
·      amino oktan ( klindamisin, linkomisin )
·      amino benzochinon chromophore ( mitomisin C )

C.       SINTESIS ANTIBIOTIK β LACTAM (Penicillin, cephalosporin and cephamycin biosynthesis)
1.      PENISILIN
Asal : Penicillium notatum, P.chrysogenum ( Actinomycetaceae )
Biosintesa dari sistein dan valin
Mekanisme kerja : menghambat sintesa dinding sel bakteri
Toksisitasnya rendah
Stabilitas penisilin :
1. Stabil dalam pH netral atau basa
2. Panas dan lembab
3. Asam lambung
4. Enzim penisilinase ( enzim β-laktamase, enzim amidase )
Penisilin mudah terurai menjadi senyawa yang tidak aktif:
1. Asam penisiloat ( karena β-laktamase, air, OH¬- )
2. Asam peniloat ( peruraian asam penisiloat )
3. Asam penisilenat ( karena air, H¬ )
4. Asam penilat ( penataulangan asam penisilenat )
5. Asam penamaldat
6. Asam penaldat
7. Peniloaldehid

Struktur penicillin

Penisilin alam merupakan campuran dari penisilin G, F, K dan X. Penicillium chrysogenum banyak menghasilkan asam 6-aminopenisilinat yang merupakan bahan baku penisilin semisintetik ( cloxacillin, methicillin, nafcillin, oxacillin ) yang tahan terhadap enzim penisilinase.

2.      CEPHALOSPORIN
Asal : Cephalosporium acremonium ( fungi )
Biosintesa dari sistein dan valin
Tidak menimbulkan alergi silang dengan penisilin
Terjadi resistensi silang dengan penisilin
Turunan sefalosporin dibedakan berdasarkan generasinya :
a)        Sefalosporin generasi pertama
b)        Dikenalkan tahun 1960-1970
c)        Sefadroksil, sefazolin, sefaleksin, sefaloridin, sefalotin, sefapirin, sefradin
d)       Sefalosporin generasi kedua
e)        Dikenalkan akhir tahun 1970
f)         Sefaklor, sefamandol, sefmetazol, sefoksitin, sefuroksim
g)        Sefalosporin generasi ketiga
h)        Dikenalkan tahun 1980
i)          Sefiksim, sefotaksim, seftriakson, sefoperason, moksalaktam
j)          Sefalosporin generasi keempat
k)        Dikenalkan tahun 1995
l)          Sefepim, sefpirom
m)      Sefalosporin dalam bentuk pra-obat : sefamandol dan sefuroksim

Struktur cephalosporin
Subsituted 7-aminocephslosporic acid


3.      Cephamycin
Struktur Cephamycin

Tahap pertama dalam biosintesis dari ketiga antibiotik β-lactam melibatkan serangkaian reaksi bokimia termasuk aktivasi dan kondensasi dari 3 prekursor asam amino yaitu L-a-aminoadipic acid, L-cysteine, dan L-valine membentuk tripeptida d-(L-aminoadipyl)-L-cysteinyl-D-valine (LLD-ACV). Saat L-valine tersedia untuk pembentukan  fragmen D-penicillamine pada semua penisilin, L-a -aminoadipic acid diubah menjadia D-a-aminoadipyl pada penicillin N, dan kemudian pada semua cephalosporin. LLD-ACV ditemukan pada mselium P. chrysogenum. Tripeptida ini juga ada pada C. acremonium yang menghasilkan penicillin N dan cephalosporins.

C. acremonium mungkin mensintesis LLD-ACV menggunakan d-(L-a -amino adipyl)-L-cysteine, and L-valine. Tetapi penggunaan a -aminoadipic acid dan L-cysteinyl-L-valine atau L-cysteinyl-D-valine juga D-valine dan d -(L-a -aminoadipyl)-L-cysteine tidak dapat mensintesis LLD-ACV. Ini menunjukkan bahwa asam a –aminoadipic esensial untuk tahap awal biosintesis penisilin pada P. chrysogenum dan strain mutan dari P. chrysogenum  tidak mensintesis asam a –aminoadipic pada permulaan sintesis penisilin  sebagaimana asam a –aminoadipic ditambahkan ke dalam medium kultur. L-lysine digunakan sebagai precursor oleh mikroba untuk mensintesis asam a –aminoadipic, dengan bantuan enzyme lysine amino transferase yang dikode oleh tahap gen terbaru pada jalur biosintesis, dirancang sebagai lat  gene.   Suplementasi dari asam a –aminoadipic ke mutan mengkode lysine amino transferase mengembalikan inhibisi dari produksi penisilin. Pada pembuatan cephalosporin oleh streptomycetes, selalu ditemukan penisilin N yang dihasilkan sebagai perantara dan konsentrasinya dapat diatur pada C. acremonium oleh perubahan kondisi dari produksi. Selanjutnya, analisis spectrometric massa dari penisilin N dan cephalosporin C dihasilkan dalam C. acremonium untuk radioaktif valine sewajarnya menunjukkan bahwa precursor umum tripeptida LLD-ACV diubah menjadi isopenisilin N (IPN), yang kemudian dialihkan menjadi jalur penisilin N untuk perubahan akhir menjadi  cephalosporin pada Streptomyces.  Pada P. chrysogenum, LLD-ACV setelah diubah menjadi IPN dialihkan menjadi penisilin tanpa mengikuti jalur cephalosporins. Pada organisme ini, LLD-ACV kemudian diubah kedalam bentuk isopenisilin N (IPN), misalnya pada variasi Streptomyces spp. Ini merupakan perantara pertama pada jalur penisilin yang menunjukkan beberapa aktivitas bakteri. Setelah epimerisasi ke penisilin N, lima anggota cincin  thiazolidine dari perantara ini diperluas menjadi enam anggota cincin  dari deacetylcephalosporin C pada C. acremonium, S. clavuligerus, dan N. lactamdurans. Dari titik ini, jalur biosintesis terpisah, memimpin susunan dari penicillin G pada P. chrysogenum, cephalosporin C pada C. acremonium, dan cephalosporin C sebagai  cephamycin C pada strain mikroba S. clavuligerus dan  N. lactamdurans.

 Keterangan gambar: jalur umum dari biosintesis penicillin, cephalosporin, dan cephamycinspada bacteria dan jamur. LLD-ACV: D-(L-a -aminoadipyl)-L-cysteinyl-D-valine; 6-APA: 6-aminopenicillanic acid; DAC: deacetylcephalosporin C, DAOC: deacetoxycephalosporin C; IPNS: isopenicillin N; OCDAC: O-carbomoyl-deacetoxycephalosporin C.
Sebagian besar antibiotic β laktam mengandung rantai samping amida yang terikat pada cincin β laktam. Tak terkecuali amdinosilin (juga dikenal sebagai medisilinam). Antibiotik anti gram negative yang secara parenteral aktif ini memiliki ‘ikatan forminoil’ pada C-6. Medisilinam terutama digunakan untuk mengobati infeksi saluran kemih, khususnya yang disebabkan oleh Eschericia coli. Bahan ini mudah disintesis dengan reaksi garam trietilamonium 6-amino asam penisilinat dengan amino eter.
Resistensi antibiotik β laktam oleh bakteri adalah fungsi kompleks dari elaborasi beberapa β laktam yang menghidrolisa penisilin dan sefalosporin sebelum mereka mencapai reseptor, kemampuan babarapa bakteri untuk mengeluarkan bakteri ini dari selnya, dan penurunan kecenderungan untuk mengikat β laktam pada protein yang terikat penisilin yang merupakan target interselular mereka. Berbagai alat telah dikembangkan untuk mengatasi faktor ini. Contohnya, peningkatan sebagian besar sterik yang secara strategic ditempatkan dekat sambungan rantai samping amida sering menghasilkan stabilitas yang lebih besar melawan β laktam tanpa kehilangan potensi yang signifikan. Temisilin (11) adalah perwujudan dari siasat ini yang mana memiliki turunan C-7 α metoksi untuk menunjukkan layanan ini dan hal ini menunjukkan potensi yang hampir sama melawan banyak strain bakteri gram negative baik yang mengelabolasi mapun tidak β laktam. Hal ini, bagaimanapun, secara relatif kurang aktif melawan bakteri gram positif dan pseudomonas.
Salah satu sintesis temosilin dimulai dari reaksi benzyl 6-aminopenisilinat  dengan asam format dan disikloheksilkarbodiimida untuk memberi formamida yang cocok dan ini selanjutnya didehidrasi menjadi isosianat  dengan mereaksikan dengan fosgen. Reaksi dari 6-metilmetoksikarbonil disulfide dan basa lemah menghasilkan turunan 6-α-metiltio. Reaksi dari 6-α-metiltio dengan asam toast hidrat dalam kloroform menghidrolisa turunan isosianat kembali menjadi amin primer. Reaksi amin primer dengan merkui (II) klorida/piridin dan methanol menghasilkan pergantian turunan metiltio oleh gugus metoksil. Ion Merkuri II memiliki afinitas yang kuat terhadap sulfur, mengubahnya menjadi gugus sisa. Selektifitas particular antara Sulfur terlihat disini menghalangi dari penyebab yang tidak begitu jelas. Asilasi dari turunan metiltio dengan asam klorida 2-benziloksikarbonil-2-(thien-3-yl) menghasilkan dibenzil ester. Sintesis dari temosilin ini kemudian diakhiri dengan hidrogenolisis dari gugus benzyl (Pd/C-hidrogen)
Salah satu penisilin oral aktif yang sangat terkenal pada penggunaan klinik sekarang adalah amoksisilin. Efektifitas oralnya dan spektrum luas dari aktifitasnya melawan pathogen umum sama baiknya obsorbsinya yang lebih baik daripada pesaing terdekatnya, ampisilin, sebagian besar karena hal ini. Tekanan darah yang lebih tinggi dan level jaringan antibiotik merupakan arti lain dihubungkan dengan dengan resistensi.Dalam usaha untuk mencapai perbaikan lebih jauh pada bioavailabilitas oral dan karenanya darah dan level jaringan amoksisilin, prodrug fumoksilin dibuat dari amoksisilin  dengan perlakuan furfural. Turunan imin adalah kurang dasar dari amin primer sehingga titik isoelektrik fumoksisilin lebih asam daripada amoksisilin.
Asilasi dari gugus amino primer pada ampisilin dengan asam yang cocok menghasilkan penisilin dengan aktifitas melawan pseudomonas. Azlosilin, mezlosilin dan piperasilin adalah contoh yang terkenal dari hal ini. Sebuah turunan pada subklas ini adalah apalsilin. Pada kasus ini, asam adalah turunan 4-hidroksil-1,5-naftiridin. Sintesis dihasilkan dengan asilasi ampisilin dengan ester N-hidroksisuksinimida dari asam karboksilat 4-hidroksi-1,5 naftiridin-3 untuk memberi apalsilin. Penggunaan ester N-hidroksisuksinimida pada ikatan amida menghasilkan reaksi, termasuk sintesis peptideS, menjadi sangat popular.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar