Metilotrof

Metilotrof adalah kelompok mikroorganisme yang memiliki kemampuan untuk tumbuh dan berkembang dengan menggunakan senyawa berkarbon tunggal. Mikroorganisme ini pertama kali ditemukan pada awal tahun 1900-an dan barulah pada tahun 1960-an bakteri ini teridentifikasi lebih lanjut, terutama jalur metabolismenya. Proses biokimia pada metilotrof terkait dengan penggunaan senyawa berkarbon tunggal telah berhasil dipaparkan pada tahun 1982. Pada dasarnya, terdapat dua jenis enzim yang terlibat langsung dalam reaksi oksidasi senyawa karbon, yaitu metanol dehidrogenase dan metilamin dehidrogenase. Karbon dioksida hanya digunakan sebagai sumber karbon utama, sedangkan senyawa berkarbon tunggal lainnya, seperti metanol dan metil sulfida, digunakan sebagai sumber energi utamanya. Di alam bebas, senyawa berkabon tunggal untuk pertumbuhan metilotrof dapat diperoleh dari hasil respirasi tumbuhan yang menghasilkan senyawa metanol, proses degradasi hewan laut dan tumbuhan yang menghasilkan senyawa metilamina, dan dari alga laut yang menghasilkan metil halida dan metil sulfida. Terdapat satu jenis bakteri metilotrof yang sering digunakan sebagai subjek penelitian karena sifat dan karakteristiknya telah dikenal dengan baik, yaitu Methylobacterium extroquens. Pada awal tahun 1960-an, bakteri ini digunakan sebagai model dalam pengkarakterisasian siklus serin dalam rangkaian asimilasi senyawa berkarbon tunggal. Enzim metanol dehidrogenase dan metilamin dehidrogenase dari bakteri ini merupakan salah satu enzim pengoksidasi senyawa berkarbon tunggal pertama yang berhasil dikarakterisasi. Terdapat tiga buah protein yang berperan dalam mengoksidasi senyawa berkarbon tunggal pada bakteri metilotrof. Ketiga protein ini terletak pada ruang periplasma sel bakteri metilotrof. Protein tersebut antara lain enzim metanol dehidrogenase yang termasuk dalam golongan kelas quinoprotein, sitokrom cL yang merupakan molekul penerima elektron, dan sitokrom c yang merupakan donor elektron pada membran sitokrom oksidase. Dengan adanya molekul-molekul tersebut, senyawa berkarbon tunggal akan diubah menjadi senyawa formaldehida yang masuk ke dalam siklus metabolisme lanjutan. Proses inilah yang menjadi kunci dari produksi energi bagi pertumbuhan dan perkembangan bakteri metilotrof. Pada bakteri fakultatif metilotrof, konsentrasi enzim metanol dehidrogenase di dalam selnya dapat mencapai 10-15%. Konsentrasi enzim ini pun meningkat dengan adanya penambahan senyawa metilamina sebagai sumber karbon tambahannya.