Optimasi Ekspresi Plantarisin W Rekombinan sebagai Inhibitor Salmonella typhi

Abstract

Demam tifoid merupakan infeksi sistemik yang disebabkan oleh Salmonella typhi. Diperkirakan terdapat 21.6 juta kasus demam tifoid di dunia dan 216 500 orang di antaranya meninggal pada tahun 2000. Indonesia menempati urutan ketiga terbanyak kejadian tifoid, dengan 180.3 kasus/100 000/tahun. Pengobatan yang banyak dilakukan adalah dengan antibiotik. Namun, dilaporkan 37.5% strain S. typhi di Indonesia mengalami multidrug resistance, sehingga diperlukan alternatif pengobatan lain. Salah satu alternatifnya adalah peptida antimikroba kelas I (lantibiotik) yang dihasilkan oleh Lactobacillus plantarum, yaitu plantarisin W. Plantarisin W berpotensi sebagai alternatif pengobatan demam tifoid. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan mengoptimasi ekspresi plantarisin W rekombinan di Escherichia coli, memurnikan, dan mengevaluasi aktivitas inhibisi plantarisin W rekombinan terhadap S. typhi. Plantarisin W rekombinan diekspresikan sebagai protein fusi menggunakan vektor pET-32a dalam inang Escherichia coli BL21 (DE3) (pLysS). Metode ekspresi diawali dengan optimasi induksi ekspresi, suhu induksi, lisis sel, dan solubilisasi. Setelah didapatkan kondisi optimum ekspresi plantarisin W rekombinan, dilakukan pemurnian plantarisin W rekombinan menggunakan kromatografi afinitas logam untuk fraksi terlarut dan elektroelusi untuk fraksi tidak larut. Setiap tahapan optimasi ekspresi plantarisin W rekombinan dievaluasi menggunakan SDS-PAGE, dilanjutkan dengan konfirmasi ekspresi menggunakan western blot. Metode difusi agar dan uji mikrodilusi digunakan untuk uji aktivitas antibakteri. Selain itu, konsentrasi protein murni ditentukan dengan metode BCA. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa metode ekspresi plantarisin W rekombinan optimum dengan penambahan 0.5 mM IPTG, suhu induksi pada 22 oC, menggunakan metode lisis beku–cair dan sonikasi serta solubilisasi dengan bufer Tris pH 12.5 dan 2 M urea. Plantarisin W rekombinan diketahui terdapat dalam sitoplasma dan membentuk badan inklusi (fraksi tidak larut). Berdasarkan hasil SDS-PAGE dan western blot, plantarisin W berhasil diekspresikan di E. coli dengan ukuran ± 33 kDa. Hasil uji aktivitas antibakteri dengan metode difusi agar menunjukkan bahwa plantarisin W rekombinan yang dimurnikan dari fraksi terlarut memiliki aktivitas terhadap S. typhi dan S. aureus yang ditunjukkan dengan adanya zona bening. Sedangkan plantarisin W rekombinan yang dimurnikan dari fraksi tidak larut menghasilkan 8 mg/L kultur dengan rendemen 16.96%, dengan nilai aktivitas spesifik terhadap penghambatan S. typhi dan S. aureus masing-masing sebesar 0.34 %/μg protein dan 0.66 %/μg protein berdasarkan metode uji mikrodilusi. Plantarisin W rekombinan dapat diekspresikan di Escherichia coli dan berpotensi sebagai antibakteri terhadap S. typhi. Akan tetapi, untuk diaplikasikan dalam bidang medis, diperlukan inang ekpresi yang lebih aman, seperti bakteri asam laktat.