Rekayasa In Silico Sefalosporin C Asilase Dari Pseudomonas sp. Strain SE83

Abstract

Sefalosporin merupakan antibiotik β-laktam semisintetik yang dapat digunakan untuk mengatasi penyakit infeksi yang disebabkan oleh bakteri grampositif dan gram-negatif. Semisintetik sefalosporin disintesis dari 7-aminocephalosporanic acid (7-ACA), yang didapatkan dari pemutusan gugus asil secara kimiawi atau reaksi enzimatis dari sefalosporin C (CPC). Konversi CPC menggunakan reaksi enzimatis satu langkah membutuhkan sefalosporin C asilase (CPC asilase), tetapi CPC asilase alami memiliki aktifitas yang rendah terhadap substrat CPC. Rekayasa secara pendekatan in silico digunakan untuk mendapatkan mutan CPC asilase dari Pseudomonas sp. Strain SE83 yang memiliki potensi untuk meningkatkan aktivitas berdasarkan energi bebas ikatan dan stabilitasnya. Penambatan molekul oleh oleh Autodock Vina menggunakan energi bebas ikatan, ikatan hidrogen, dan kontak hidrofobik menunjukkan mutan V25βR, F55βR, L154βY, dan I176βH memiliki stabilitas yang lebih baik. Simulasi dinamika molekul oleh AMBER18 menunjukkan mutan I176βH memiliki potensi terbaik dengan energi ikat rata-rata sebesar -54,71 kkal mol-1, dan stabilitas yang baik berdasarkan RMSD, RMSF, dan okupansi ikatan hidrogen selama 50 ns.

Chephalosporins are the semisynthetic β-lactam antibiotics for the treatment of infection diseases caused by gram-positive and gram-negative bacteria. Semisynthetic cephalosporins are synthesized from 7-aminocephalosporanic acid (7-ACA), which is produced by chemical deacylation or enzymatic conversion of cephalosporin C (CPC). The single-step enzymatic conversion of CPC uses cephalosporanic C acylase (CPC acylase), however known natural CPC acylase has a very low activity on the substrat CPC. In Silico engineering approach was used to discover a mutant of CPC acylase from Pseudomonas sp. Strain SE83 that had potential to increase the activity based on its free energy binding and stability. Molecular docking by Autodock Vina using binding free energy, hydrogen bonds, and hydrophobic interaction shown that mutants of V25βR, F55βR, L154βY, and I176βH had a better stability. Molecular dynamics simulations by AMBER18 shown that I176βH mutant has the best potential with an average binding free energy value of -54,71 kcal mol-1, and good stability based on the RMSD, RMSF, and hydrogen bond occupancy in the period of 50 ns.