____ ________________________________Senyawa Fenolik pada enolik pada Sayuran Indigenous
II. BIOSINTESIS SEN AWA FEN LIK Biosintesis s nyawa fenolik sebagian besar terjadi di sit plasma dan dia ali melalui jalur hikimate (Gambar 2.1) (Wink 20 0). Asam 3‐de idrosikimat me upakan produk antara jalur shi imate dari substrat karbohidrat ang penting dalam biosintesis senyawa fenolik. As m galat (C6‐C1, Gambar 1.3a) se agai contoh, disintesis dari asa
3‐dehidrosikim t (Gambar 2.2). Asam galat
ke udian dapat diubah menjadi β‐glukogallin. Senyawa antara ini ke udian mengala mi galloilasi s hingga terbentuk penta‐O‐ 2 1 0 2 r e t n e C T S A F A E S ©
galloil‐glukosa. Galloilasi lebih lanjut terhadap penta‐O‐galloil ‐
glukosa akan meng asilkan senyawa‐senyawa dari g longan tanin ya g dapat terhidr lisis, yaitu kelompok gallotanin d n ellagitanin
(Cr nizer et al. 2006).
Ga bar 2.1.Produk jalur shikimate dan asam malona (Cronizer et al.
200 ).
23
Senyawa Fenolik pada Sayuran Indigenous ____________________________________
Di tanaman, asam 3‐dehidrosikimat selain diubah menjadi asam galat juga digunakan untuk menyintesis L‐fenilalanin dan mulai memasuki jalur fenilpropanoid. Melalui bantuan enzim
fenilalanin amonia liase, L‐fenilalanin dikonversi menjadi asam sinamat (C6‐C3). Pada kondisi tanaman mengalami penyerangan oleh jamur, bakteri, atau virus, tanaman akan memproduksi asam
salisilat (C6‐C1) sebagai senjata pertahanan. Untuk menyintesis asam salisilat, asam sinamat dikonversi terlebih dahulu menjadi
asam benzoat. Enzim asam benzoat 2‐hidroksilase kemudian mengatalisi perubahan asam benzoat menjadi asam salisilat (Gambar 2.2) (Cronizer et al. 2006). 2 1 0 2 r e t n e C T S A F A E S ©
Pada kondisi normal, asam sinamat diubah menjadi asam p‐
koumarat (C6‐C3, Gambar 1.5a) atau p‐koumaroil‐CoA dengan bantuan enzim sinamat 4‐hidroksilase atau p‐koumarat:CoA
ligase. Asam p‐koumarat kemudian dikonversi menjadi asam kafeat (C6‐C3). Pada awalnya, diketahui bahwa asam kafeat merupakan
prekursor
langsung
untuk
sintesis
asam
5‐O‐
kafeoilquinat yang banyak terdapat di buah dan sayuran. Namun hasil penelitian di bidang biologi molekular terbaru menyebutkan bahwa rute utama dalam sintesis senyawa tersebut adalah melalui p‐koumaroil‐CoA (Gambar 2.2) (Cronizer et al. 2006). Asam kafeat yang didapat dari hasil konversi asam p‐ koumarat kemudian diubah menjadi asam ferulat (C6‐C3) dengan bantuan enzim asam kafeat/5‐hidroksiferulat O‐metiltransferase. Asam ferulat yang terbentuk dapat diubah menjadi asam sinapat (C6‐C3) melalui produk antara 5‐hidroksiferulat (Gambar 2.2). Kedua asam tersebut, ferulat dan sinapat, merupakan prekursor untuk sintesis lignin (Cronizer et al. 2006).
24
____ ________________________________Senyawa Fenolik pada Sayuran Indigenous
2 1 0 2 r e t n e C T S A F A E S ©
FAL, fenilalanin a onia‐liase; AB2H, sam benzoat 2‐hi roksilase; S4H, sinamat 4‐hidroksilase; GT, galloiltransf erase; 4CL, p‐koum rat:CoA ligase; KOMT‐1, asam caff at/5‐hydroksiferulat O‐metiltransferase; F5H, ferulat 5‐ hidroksilase; ACoAC.
Gambar 2. . Biosintesis fen lik (Cronizer et a . 2006).
25
Senyawa Fenolik pada ayuran Indigenous ____________________ _______________
2 1 0 2 r e t n e C T S A F A E S ©
S , stilben sintase; KS, kalkon sintase; KR, kalkon re uktase; CHI, k lkon isomerase; IFS, isoflavon sintase; FNS, flavon intase; F3H, flavanon 3‐hidroksilase; FLS, flavon l sintase; F3’H, flavonol 3’‐ hidroksilase; IOMT, isoflavon‐Ometiltransferase; DFR, dihidroflavonol 4 reduktase; LDOX, leukosianidin deo sigenase; LAR, leukosianidin 4‐ r duktase; ANR, antosianidin reductas .
Ga bar 2.3. Biosint sis flavonoid dan stilben (Cro izer et al.
2006).
Flavonoid dan Stilben
26
_____________________________________Senyawa Fenolik pada Sayuran Indigenous
Flavonoid dan stilben memiliki jalur yang sedikit berbeda dari senyawa fenolik lainnya. Jika senyawa fenolik lain hanya diawali dari jalur shikimate, maka pada biosintesis flavonoid dan stilben melibatkan juga produk dari jalur asam malonat (Gambar 2.1). Flavonoid (Gambar 1.7) memiliki dua cincin benzen yang dihubungkan oleh tiga buah atom karbon (C6‐C3‐C6). Cincin benzen B dan jembatan C3 pada flavonoid berasal dari p‐koumaril‐ CoA yang merupakan produk turunan dari asam 3‐dehidrosikimat dari jalur shikimate (Gambar 2.1). Produk dari jalur malonat, yaitu
malonil‐CoA, digunakan sebagai cincin A pada flavonoid. Seperti 2 1 0 2 r e t n e C T S A F A E S ©
halnya flavonoid, stilben juga merupakan produk hasil kondensasi p‐koumaril‐CoA dan malonil ‐CoA (Cronizer et al. 2006). Malonil‐CoA dari jalur asam malonat didapat dari asetil ‐CoA. Perubahan asetil ‐CoA menjadi malonil ‐CoA dibantu oleh enzim asetil‐CoA karboksilase. Sebenarnya asetil ‐CoA dapat terbentuk di berbagai bagaian sel tumbuhan, seperti mitokondria, plastid, peroksisom, dan sitosol. Namun demikian, asetil‐CoA untuk sintesis malonil ‐CoA pada biosintesis flavonoid dan stilben terbentuk di sitosol. Di sitosol, enzim ATP‐sitrat liase mengonversi sitrat, ATP, dan Co‐A menjadi asetil‐CoA, oksaloasetat, ADP, dan inorganik fosfat (Davies dan Schwinn 2006).
A.
Flavonoid Gambar 2.3 memperlihatkan tahapan‐tahapan biosintesis
flavonoid. Kalkon sintase merupakan enzim yang mengatalis reaksi antara 1 molekul p‐koumaril ‐CoA dengan 3 molekul malonil ‐CoA membentuk narigenin‐kalkon. Pada beberapa tanaman, meskipun sangat jarang, malonil‐CoA yang digunakan untuk menyintesis kalkon ini dapat digantikan oleh kafeoil ‐CoA atau feruloil‐CoA
27
Senyawa Fenolik pada Sayuran Indigenous ____________________________________
(Davies dan Schwinn 2006). Jika enzim kalkon sintase berinteraksi dengan enzim kalkon reduktase, maka produk yang dihasilkan adalah 2’‐isoliquiritigenin. Perbedaan antara kedua senyawa tersebut (narigenin‐kalkon dan 2’‐isoliquiritigenin) yaitu tidak terdapatnya gugus 2’‐hidroksi pada 2’‐isoliquiritigenin. Narigenin‐kalkon dikonversi menjadi narigenin oleh enzim
kalkon isomerase (CHI) tipe 1. Terdapat dua jenis enzim kalkon isomerase (CHI) pada tanaman, yaitu CHI tipe 1 dan CHI tipe 2. CHI tipe 1 adalah enzim yang terdapat di semua jenis tanaman, baik itu kacang ‐kacangan maupun bukan kacang ‐kacangan. Enzim ini hanya dapat mengonversi narigenin‐kalkon menjadi narigenin (flavanon, 2 1 0 2 r e t n e C T S A F A E S ©
C15). Sebaliknya, enzim CHI tipe 2 yang hanya terdapat di tanaman kacang‐kacangan tidak hanya dapat mengonversi narigenin‐kalkon menjadi
narigenin,
namun
juga
dapat
mengonversi
2’‐
isoliquiritigenin menjadi liquiritigenin (flavon, C15) (Gambar 2.3) (Cronizer et al. 2006). Flavanon naringenin dan flavon liquiritigenin merupakan bahan baku untuk memproduksi falvonoid dari golongan isoflavon. Narigenin dan liquiritigenin berturut‐turut dikonversi menjadi isoflavon genistein dan daidzein oleh enzim flavon sintase.
Metilasi pada atom karbon nomor 7 dan atom oksigen yang terikat di karbon nomor 4’ (cara penomoran dapat dilihat pada Gambar 1.7c) pada daidzein menghasilkan senyawa isofalvon lainnya, secara berturut‐turut yaitu isoformonetin dan formononetin. Reaksi
metilasi
tersebut
dikatalisis
oleh
enzim
isoflavon‐
Ometiltransferase (Gambar 2.3) (Cronizer et al. 2006). Reaksi oksidasi terhadap naringenin dapat menghasilkan senyawa flavonoid dari golongan flavon. Reaksi ini dibantu dengan
enzim flavon sintase dan membutuhkan hadirnya NADPH serta
28
_____________________________________Senyawa Fenolik pada Sayuran Indigenous
oksigen. Senyawa flavon yang dihasilkan yaitu apigenin (Gambar 2.3) (Cronizer et al. 2006). Selain menjadi substrat untuk senyawa dari golongan isoflavon dan flavon, naringenin juga digunakan sebagai subtrat untuk
membetuk
senyawa
dari
golongan
dihidroflavonol/
flavanonol. Enzim flavanon 3‐hydroksilase membantu terjadinya reaksi hidroksilasi naringenin pada atom karbon nomor 3 membentuk senyawa dihidrokaemferol (flavanonol). Hidroksilasi lebih lanjut terhadap dihidrokaemferol pada atom C nomor 3’ yang dikatalisis senyawa 2 1 0 2 r e t n e C T S A F A E S ©
oleh enzim flavonol 3’‐hidroksilase menghasilkan
dihidroquersetin (flavanonol).
Selain
dihidroksilasi,
dihidrokaemferol juga dapat dikonversi menjadi kaemferol yang merupakan senyawa dari golongan flavonol melalui pembentukan ikatan rangkap dengan katalis enzim flavonol sintase (Gambar 2.3) (Cronizer et al. 2006). Senyawa flavonoid dari golongan leukosianidin dibentuk dari dihidroquersetin
dengan
katalis
enzim
dihidroflavonol
4‐
reduktase. Golongan leukosianidin ini merupakan senyawa penting pada tanaman dalam memproduksi tanin terkondensasi. Enzim
leukosianidin
4‐reduktase
secara
langsung
mengatalisis
perubahan leukosianidin menjadi (+)‐katekin (golongan flavan‐
3ol). Isomer (+)‐katekin, yaitu (‐)‐epikatekin, merupakan senyawa dari golongan flavan‐3ol yang banyak terdapat di tanaman, terutama teh. Berbeda dengan isomernya, (‐)‐epikatekin tidak secara langsung terbentuk dari leukosianidin. Pertama, dengan katalis enzim leukosianidin deoksigenase leukosianidin dikonversi terlebih dahulu menjadi sianidin (golongan antosianidin). Sianidin inilah yang kemudian diubah menjadi (‐)‐epikatekin oleh enzim
antosianidin reduktase. Tanin terkondensasi didapat dari hasil polimerasi leukosianidin dan flavan‐3ol (Cronizer et al. 2006).
29
Senyawa Fenolik pada Sayuran Indigenous ____________________________________
Enzim‐enzim yang terlibat dalam biosintesis flavonoid pada umumnya merupakan enzim yang berlokasi di sitosol tanaman. Produk akhir dari biosintesis flavonoid tersebut kemudian diangkut menuju subselular atau extraselular. Flavonoid yang terlibat sebagai pigmen dalam tanaman kebanyakan diangkut menuju vakuola (Davies dan Schwinn 2006).
B. Stilben Seperti halnya flavonoid, stilben juga disintesis dengan menggunakan satu molekul p‐komaroil‐CoA dan tiga molekul 2 1 0 2 r e t n e C T S A F A E S ©
malonil ‐CoA (Gambar 2.3). Jika dalam sintetis flavonoid enzim yang berperan dalam mengondensasi keempat molekul tersebut adalah enzim kalkon sintase, maka pada biosintesis stilben, enzim yang digunakan adalah stilben sintase. Enzim stilben sintase dan kalkon sintase memiliki struktur kimia yang sangat mirip sehingga dipercaya kedua enzim tersebut merupakan enzim dari golongan yang sama, yaitu enzim poliketida. Perbedaan pada kedua enzim tersebut adalah enzim kalkon sintase selalu terdapat di jaringan tanaman, sebaliknya enzim stilben sintase baru terbentuk jika terinduksi oleh tekanan lingkungan. Tekanan lingkungan yang dimaksud seperti radiasi sinar UV, trauma, dan infeksi (Cronizer al.
30
2006).
et
