Path: Top S3-Dissertations Chemistry 2017

FITOKIMIA, AKTIVITAS SITOTOKSIK DAN ANTIMIKROBA METABOLIT SEKUNDER DARI KULIT BATANG DAN KULTUR AKAR MORUS MACROURA MIQ (ANDALAS)

PHYTOCHEMISTRY, CYTOTOXIC AND ANTIMICROBIAL ACTIVITIES OF SECONDARY METABOLITES FROM TREE BARKS AND ROOT CULTURES OF MORUS MACROURA MIQ. (ANDALAS)

PhD Theses from JBPTITBPP / 2017-04-27 14:21:21
Oleh : JASMANSYAH ( NIM : 30511006 ), Department of Chemistry
Dibuat : 2017, dengan 7 file

Keyword : Moracea, M. macroura, sitotoksik, P-388, antimikroba

Tumbuhan Morus, atau "Murbei", terdiri dari sekitar 28 spesies dan merupakan salah satu genus yang bernilai ekonomi pada famili Moraceae. Penyebarannya meliputi daerah tropis hingga subtropis di wilayah Asia, Eropa, Amerika Utara, Amerika Selatan, dan Afrika. Kelompok tumbuhan ini memiliki keterkaitan yang penting dengan industri sutra karena daun Morus merupakan pakan ulat penghasil sutra tersebut. Selain untuk keperluan sutra, buah Morus (Murbei) tergolong buah yang dapat dikonsumsi, sementara kayunya sangat baik untuk dijadikan bahan bangunan dan mebel. Salah satu tumbuhan Morus yang endemik di Indonesia adalah Morus macroura Miq. Spesies Morus ini tumbuh di wilayah Sumatera Barat, dan dikenal dengan nama tumbuhan "Andalas". Selain di Sumatera Barat, M. macroura juga dapat dijumpai di wilayah Cina bagian selatan.Secara fitokimia, terdapat perbedaan yang cukup berarti pada kandungan metabolit sekunder M. macroura asal Cina dan Indonesia. Kayu batang M. macroura Indonesia kaya dengan stilben oksiresveratrol, sehingga mampu menghasilkan dimer stilben dan beberapa turunan 2-arilbenzofuran teprenilasi. Sementara itu, selain berbagai turunan 2-arilbenzofuran, sampel M. macroura asal Cina banyak menghasilkan berbagai jenis turunan adduct Diels-Alder. Namun demikian, kajian fitokimia kultur jaringan M. macroura belum banyak dilaporkan.Dalam rangka melengkapi kajian fitokimia M. macroura asal Indonesia, pada penelitian ini telah dilakukan penyelidikan terhadap kulit batang M. macroura Selain itu telah dilakukan kajian fitokimia terhadap kultur akar tumbuhan ini. Senyawa-senyawa hasil isolasi tersebut selanjutnya diuji bioaktivitasnya terhadap sel murin leukemia P-388 dan sebagai antibakteri.Sampel kulit batang tumbuhan Andalas diperoleh dari daerah Matur, Sumatera Barat. Kultur akar ditumbuhkan di Laboratorium Kimia Organik Bahan Alam, FMIPA-ITB, Bandung. Isolasi senyawa pada penelitian ini dilakukan melalui beberapa tahap pekerjaan, yang meliputi ekstraksi dengan menggunakan teknik maserasi, fraksinasi dan pemurnian senyawa dengan menggunakan berbagai teknik kromatografi. Struktur molekul senyawa hasil isolasi ditentukan berdasarkan data-data spektroskopi yang meliputi spektroskopi UV, IR, NMR-1D (1H dan 13C) dan NMR-2D (COSY, HMQC, HMBC, NOESY) serta spektroskopi massa resolusi tinggi (HRMS). Uji sitotoksisitas terhadap sel murine leukemia P- 388 dengan metode MTT [3-(4,5-dimetiltiazo-2-il)-2,5-difeniltetrazolium bromida] assay dan uji aktivitas antimikroba senyawa murni dilakukan terhadap dua bakteri Gram-(+) (Staphylococcus aureus ATCC 25923 dan Bacillus subtilis) dan dua bakteri Gram-(-) (Escherichia coli ATCC 25922 dan Proteus sp) dengan menggunakan metode mikrodilusi.Berdasarkan metodologi tersebut, pada penelitian ini telah berhasil diisolasi sebelas senyawa dari kedua sampel tersebut, yang terdiri dari sepuluh senyawa fenolik yaitu turunan 2-arilbenzofuran, flavanon, orsinol, tipe adduct Diels-Alder dan satu senyawa non fenolik turunan steroid. Senyawa-senyawa tersebut adalah morasin B (1), morasin C (2), morasin M (3), mulberofuran K (4), norartokarpanon (5), mulberosida C (6), 2,4-dihidroksi-3,6-dimetil benzoat metil ester (metil -orsinol karboksilat) (7), stigmasterol (8), morasin D (9), kuwanon J (10) dan guangsangon E (11). Senyawa 1-8 berasal dari sampel kulit batang, sedangkan senyawa 9-11 diperoleh dari kultur akar. Berdasarkan hasil kajian fitokimia tersebut, sampel kulit batang M. macroura cenderung menghasilkan turunan 2-arilbenzofran, sedangkan dari sampel kultur akar lebih didominasi oleh turunan adduct Diels-Alder. Berdasarkan penelusuran literatur, senyawa 2, 5, 7, 8 dan 9 baru pertama kali diisolasi pada spesies M. macroura, sedangkan senyawa 1, 3, 4, 6, 10 dan 11 sudah pernah ditemukan sebelumnya. Selain itu, senyawa turunan orsinol, yaitu 2,4-dihidroksi-3,6-dimetil benzoat metil ester (7), baru pertama kali ditemukan pada genus Morus.Hasil uji sitotoksisitas senyawa-senyawa hasil isolasi terhadap sel murine leukemia P-388 memperlihatkan bahwa senyawa 4 memiliki sitotoksisitas yang sangat aktif (IC50 0,58 g/mL), tiga senyawa 3, 7, dan 11 memperlihatkan sitotoksisitas dengan kategori aktif (IC50 2,1 - 4,0 g/mL), sedangkan tujuh senyawa lainnya 1, 2, dan 5-10 tergolong tidak aktif (IC50 > 4,0 g/mL). Berdasarkan uji sitotoksik, turunan 2-arilbenzofuran 3, 4 dan 11 memiliki aktivitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan turunan flavanon 5 dan steroid 8. Lebih khusus lagi, senyawa 4 dan 11 memperlihatkan aktivitas sitotoksik paling tinggi. Pada pengujian antibakteri, sebelas senyawa murni hasil isolasi memperlihatkan aktivitas antibakteri yang beragam terhadap empat bakteri uji dengan kisaran nilai MIC dan MBC 3,125 - 100 µg/mL. Beberapa senyawa hasil isolasi menunjukkan aktivitas yang tinggi terhadap bakteri tertentu dengan nilai MIC < 10,0 µg/mL. Senyawa 4, 10 dan 11 bersifat antibakteri kuat terhadap S. aureus, E. coli dan B. subtilis. Aktivitas antibakteri yang diperlihatkan oleh senyawa 1-4, 6, 9 dan 11 terhadap keempat bakteri uji juga tergolong cukup kuat. Berdasarkan strukturnya, turunan 2-arilbenzofuran 1, 4, 9 dan 11 juga memiliki aktivitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan turunan flavanon 5 dan steroid 8. Dengan demikian, senyawa-senyawa tersebut potensial sebagai sumber baru senyawa-senyawa yang bersifat sebagai antibiotik, terutama terhadap bakteri yang resisten terhadap obat-obat antibiotik yang beredar di masyarakat.Berdasarkan hasil-hasil tersebut dapat disimpulkan pada penelitian ini telah berhasil diisolasi sebelas senyawa fenolik dan nonfenolik dari kedua sampel kulit batang dan kultur akar M. macroura. Dari kajian fitokimia tersebut juga dapat disarankan bahwa sampel M. macroura Indonesia kurang menghasilkan turunan adduct Diels-Alder, berbeda dari sampel kultur akar dan sampel tumbuhan ini asal Cina yang lebih cenderung menghasilkan kelompok senyawa tersebut. Penelitian ini juga telah berhasil mengungkapkan aktivitas sitotoksik dan aktivitas antibakteri dari sebelas senyawa 1-11, dimana senyawa mulberofuran K (4) memiliki aktivitas sitotoksik terkuat (IC50 0,58 g/mL) dan aktivitas antibakteri yang tinggi pula terhadap bakteri S. aureus (MIC = 3,12 µg/mL), sehingga dapat disarankan sebagai lead compound untuk dikembangkan lebih lanjut sebagai agen antitumor dan antibakteri.

Deskripsi Alternatif :

Morus plants, or known as "Mullbery", consist of about 28 species and one of economically important genus in the family Moraceae. The distribution of this genus covers the tropical and subtropical regions of Asia, Europe, North America, South America, and Africa. This group of plants has an important relationship with silk industries because Morus leaves are used to feed silkworm's. In addition to that, the fruits of Morus are edible, while its woods are a good source for home construction and furnitures. One of Morus species endemic to Indonesia is Morus macroura Miq. This species endemically growth in the west part of Sumatera, and is locally known as "Andalas". Beside in this region, M. macroura can also be found in the southern part of China.Phytochemically there are significant differences in the content of secondary metabolites of M. macroura from China and Indonesia. The stems of M. macroura from Indonesia rich with a stilbene oxyresveratrol so that the plant is able to produce dimer stilbenes and a number of prenylated 2-arylbenzofuran derivatives. On the other hand, in addition to 2-arylbenzofuran derivatives, samples from China are a rich source of Diels-Alder adduct compounds. A part to that, reports on phytochemical studies of samples originating from tissue culture of this plant are still very rare.In the course to complete phytochemical study of Indonesian M. macroura, a phytochemical investigation of the tree bark of the plant has been undertaken. This research has also examined the chemical constituents of the root cultures of the plant. The isolated compounds from both samples were evaluated for their cytotoxicities against murin leukemia P-388 and their antibacterial properties. Samples of the tree barks of M. macroura were collected from Matur, West Sumatera.The root cultures of this plant were growh in the Natural Products Chemistry Laboratory FMIPA-ITB, Bandung. Isolation of the compounds was conducted via several stages of works, including extraction by maceration, fractionation and purification using various chromatographic techniques. The molecular structures of the isolated compounds were determined based on spectroscopic data, including UV, IR, NMR-1D (1H and 13C) and NMR-2D (COSY, HMQC, HMBC, NOESY) spectral data, and high resolution mass spectrometry (HRMS) data. Cytotoxicity test against P-388 murine leukemia cells were carried out by MTT [3-(4,5-dimetiltiazo-2-yl)-2,5-difeniltetrazolium bromide] assay, while antibacterial testings were carried out against two Gram-(+) (Staphylococcus aureus ATCC 25923 and Bacillus subtilis) and two Gram-(-) (Escherichia coli ATCC 25 922 and Proteus sp) bacteria using a microdilution assay.Based on these methologies, eleven compounds have been isolated from the tree barks and roots culture of M. macroura, ten of them were phenolic compounds of 2-arylbenzofuran, flavanone, orsinol, and Diels-Alder adduct derivatives, while another compound was a steroid. These compounds are moracin B (1), moracin C (3), moracin M (3), mulberrofuran K (4), orartocarpanone (5), mullberroside C (6), methyl 2,4-dihydroxy-3,6-dimethylbenzoate (methyl -orsinol carboxylate) (7), stigmasterol (8), moracin D (9), kuwanon J (10), and guangsangon E (11). Compounds 1-8 were isolated from the barks, and compounds 9-11 from the root cultures. Based on their structures, the tree barks of M. macroura tended to produce 2-arylbenzofuran Derivatives, while the compounds from the root cultures were dominated by the adduct Diels-Alder type. Compounds 2, 5, and 7-9 were the first time to be isolated from this species, and compounds 1, 3, 4, 6, 10 and 11 were known compounds. In addition, methyl 2,4-dihydroxy-3,6-dimethylbenzoate (7) was the first benzoic acid derivative to be found in Morus.Results of cytotoxicity assay of the isolated compounds against P-388 murine leukemia cells showed that compound 4 was very active (IC50 0,58 g/mL), three compounds 3, 7, and 11 were active (IC50 2.1 to 4.0 g/mL), while seven other compounds 1, 2, and 5- 10 were inactive (IC50 > 4.0 g/mL). Based on these results, the 2-arylbenzofuran derivatives 3, 4 and 11 had higher cytotoxic activities than the flavanon 5 and steroid 8 derivatives. More specific, compounds 4 and 11 were the most active. On antibacterial assay, these eleven compounds showed various antibacterial properties against the four tested bacteria, with their MIC and MBC values were in the range of 3,125 – 100 µg/mL. Several compounds can be regarded as having strong antibacterials with MIC values < 10 µg/mL. Compounds 4, 10 and 11 exhibited strong antibacterial properties against S. aureus, E. coli and B. subtilis. Meanwhile, compounds 1 - 4, 6, 9 and 11 were also regarded to be strongly antibacterials. Based on their structures, the 2- arylbenzofuran derivatives 1, 4, 9 and 11 had also stronger antibacterial properties compare to the flavanon 5 and steroid 8 derivatives. Therefore, these compounds are potential as new sources of antibacterial compounds, particulary against resistance bacteria toward available antibiotic drugs.Based on these results we can conclude that this research has succesfully isolated eleven phenolic and nonphenolic compounds from the two samples of tree barks and root cultures of M. macroura. From the phytochemical study it can also be suggested that M. macroura from Indonesia produces less Diels-Alder adduct derivatives compare to its root cultures and the samples of the plant from Chinese origin which are more likely to produce these compounds. This study has also revealed cytotoxic and antibacterial activity of the eleven compounds 1-11, in which the Diels-Alder adduc mulberrofuran K (4) was the strongest cytotoxicity and showed a very high antibacterial activity against bacteria S . aureus. Thus, this compound can be recommended as a lead compound to be developed for antitumor and an antibacterial agents.

Beri Komentar ?#(0) | Bookmark

PropertiNilai Properti
ID PublisherJBPTITBPP
OrganisasiDepartment of Chemistry
Nama KontakUPT Perpustakaan ITB
AlamatJl. Ganesha 10
KotaBandung
DaerahJawa Barat
NegaraIndonesia
Telepon62-22-2509118, 2500089
Fax62-22-2500089
E-mail Administratordigilib@lib.itb.ac.id
E-mail CKOinfo@lib.itb.ac.id

Print ...

Kontributor...

  • Pembimbing 1: Prof. Dr. Euis Holisotan Hakim







    Pembimbing 2: Prof. Dr. Yana Maolana Syah, Editor: Latifa Noor

Download...