Metabolomik dan Aplikasinya pada Ilmu Tanaman

Metabolomik adalah salah satu teknik baru 'Omik', setelah genomik, transkriptomik, dan proteomik, yang muncul dan berkembang dengan cepat sebagai suatu ilmu yang bekerja dalam tataran pemahaman sistem biologi secara global. Metabolomik berasal dari dua kata: Metabolom dan Omik. Metabolomik yang disebut sebagai kelompok Molekul Kecil (Small Molecule inventory atau SMI) dapat didefenisikan sebagai keseluruhan metabolit non-peptida dengan berat molekul kecil yang ada di dalam suatu sel atau organisme pada kondisi fisiologi tertentu yang dibutuhkan untuk pemeliharaan, pertumbuhan, dan fungsi normal suatu sel. Metabolit merupakan hasil interaksi sistem genom dengan lingkungannya dan tidaklah merupakan produk akhir dari ekspresi gen tapi juga berasal dari bagian sistem regulasi dalam suatu cara yang terintegrasi dan dengan demikian menentukan sifat biokimia dan fenotip suatu sel atau jaringan.

Ada dua kelas metabolit:
1. Metabolit primer atau dasar; sumber prekursor sebagai kerangka dasar produksi metabolit sekunder. Misalnya karbohidrat, asam amino, dan lipid.
2. Metabolit sekunder: senyawa yang tidak dibutuhkan untuk betahan hidup dan pertumbuhan, tapi dianggap berperan penting dalam kelangsungan hidup dan adaptasi terhadap perubahan kondisi lingkungan. Molekul-molekul Kecil terbentuk sebagian bagian dari jalur normal perkembangan tanaman dan juga atas stimulus yang berbeda secara endogen dan oleh lingkungan. "Omik" merupakan skrining efesiensi tinggi (high-throughput screening) berbasis biokimia dan karakterisasi molekuler sel, jaringan maupun organ.

Pengertian Metabolomik
Metabolomik dapat diartikan sebagai suatu analisis kuantitatif dan kualitatif secara menyeluruh terhadao semua molekul kecil yang ada di dalam suatu sel, jaringan, atau organisme tertentu. Molekul kecil artnya molekul dengan uuran sama dengan atau kurang dari 1500 dalton (Da). Dengan demikian, polimer asam amino dan gila tidak masuk ke dalam studi metabolomik Metabolomik memiliki keterkaitan dengan kuantifikasi semua atau pecahan besar dari semua metabolit di dalam suatu sampel biologi dan secara simultan mengidentifikasi serta mengkuantifikasi kelas biomolekulnya secara berturut-turut-mRNA, protein, dan metabolit, Pengukuran metabolit memberikan informasi dasar tentang respon biologi terhadap perubahan fisiologi dan lingkungan dan dengan demikian meningkatkan pemahaman biokimia seluler sebagai jaringan arus balik metabolit yang mengatur ekspresi gen dan protein serta memediasi sinyal antar organisme.

Teknik yang Digunakan dalam Analisis Metabolom
Analisis metabolom dapat dibagi mejadi empat kategori utama:
1. Fingerprinting (Sidik Jari) Metabolik: Analisis ini digunakan untuk mengklasifikasikan sampel berdasarkan hubungan dan asal usul biologisnya. Pendekatan efesiensi tinggi ini normalnya digunakan dalam analisis perbandingan dan pembedaan jaringan.
2. Metabonomik: pengukuran kuantitatif respon metabolit terkait waktu dan multi-parametrik sistem hidup terhadap stimulus patofisiologi atau modifikasi genetik. Pendekatan ini umumnya terbatas pada studi mikrobiologi dan non-botani lainnya;
3. Profiling metabolit; Metode ilmiah yang digunakan untuk menganilis berbagai reaksi kimia yang terjadi dalam tubuh organisme. Metode ini merupakan kuantifikasi multiparalel yang bersifat relatif berbagai macam senyawa kelompok senyawa menggunakan kromatografi dan teknologi deteksi universal (GC-MS, LC-MS).
4. Analisis metabolit target: Studi terhadap pengaruh berbagai macam perubahan. analisis dapat dibatasi pada metabolit atau enzim khusus yang dapat dpengaruhi secara langsung oleh gangguan biotik maunpun abiotik, utamanya digunakan untuk tujuan skrining.

Manfaat Metabolomik
Ukuran genom, transkriptom, dan proteom diperkirakan sedikit lebih besar dibandingkan metabolom dan sangat konservatif pada berbagai organisme. diduga ada kurang lebih 25.000 gen, 100.000 transkrip dan lebih dari satu juta protein pada manusia, akan tetapi hanya sekitar 2.500 metabolit dalam metabolom manusia. Tidak seperti transkrip dan proteom, metabolit tidaklah terkait langsung dengan kode genetik taoi merupakan produk dari kerja bersama banyak jaringan reaksi enzim di dalam sel dan jaringan.




Tantangan dalam Metabolomik
tantangan utama yang dihadapi oleh metabolomik adalah tidak mampunya memprofilkan semua metabolit secara penuh dan analisis metabolom sulit karena pembedaan struktur, kelompok fungsional, sifat psikokimia dan konsentrasi metabolit secara luas. 

Variasi biologi merupakan sifat alami semua organisme dan menangkap serangkaian pendekatan  instrumen dinamik ini tidaklah cukup.

Aplikasi Metabolomik
Metabolomik, baik strategi profiling metabolit target maupun global, menjadi pendekatan dari pilihan dari semua ilmu termasuk sistem biologi, eksplorasi obat, diagnosis, toksikologi, obat herbal biologi molekuler dan biologi sel, serta ilmu kesehatan dan pertanian lainnya. 

Aplikasi Metabolomik dalam Ilmu Tanaman
- strategi metabolomik tanaman memberikan wawasan yang baru dan penting bagi penelitian tanaman obat sebagai kontrol kualitas tanaman obat atau produk herbal dan menghubungkan bioaktifitas putatif/terduga dengan kandungan nabati utama obat herbal.
- bermanfaat dalam pengembangan metabolit sekunder aktif dari tanaman obat sebagai angen fitoterapi baru atau yang dikembangkan.
- dimanfaatkan dalam kajian terkait akumulasi biomassa, resistensi terhadap stres dan produksi metabolit sekunder.
- Metabolomik merupakam komponen penting pendekatan sistem biologi, dimana teknik ini pada satu sisi mencerminkan dan menghubungkan genotif dengan keragaman serta fenotip tertentu baik pada sel, jaringan, atau organ.
- Perkawinan tanaman resisten atau tanaman hasil rekayasa genetik dapat menjadi tugas yang mengambil waktu yang panjang, Analisis metabolit memungkinkan untuk memberi indikasi awal untuk meningkatkan manfaat di lapangan melalui kehadiran biomarker berupa metabolit.
- Menawarkan cara yang cepat untuk mengungkap fungsi gen yang belum diketahui, mutasi genetik dilakukan di dalam sistem dengan menganalisa efek fenotipik dari berbagai mutasi dengan menganalisa fungsi metabolom mungkin ditugaskan oleh masing-masing gen.
- Dasar metabolik perbandingan adalah pelibatan ke dalam teknologi baru untuk memonitor perkembangan penyakit, metabolisme obat dan toksikologi kimia.

Simpulan
Metabolomik merupakan ilmu yang sangat baru dibandingkan dengan genomik, transkriptomik, dan proteomik, menunjukkan potensi besar dalam memberikan wawasan untuk identifikasi dan kuantifikasi metabolit. Metabolomik menawarkan pendekatan yang menjanjikan dalam peneluan obat yang menggunakan biomarker, pengembangan dan identifikasi senyawa bioaktif dari tanaman obat. Dengan demikian, metabolomik seharusnya berkontribusi dalam pemahaman dasar yang mendasari biologi, dan dengan harapan memiliki dampak yang besar terhadap pemeliharaan kesehatan manusia dan kontrol kualitas obat herbal.

diterjemahkan dari tulisan Dr.Vinay Kumar
http://www.biotecharticles.com/Agriculture-Article/Metabolomics-and-its-Applications-in-Plant-Sciences-3192.html