Dinamika Struktur 3D Lipase pada Pelarut Berkadar Garam Tinggi
View/ Open
Date
2018Author
Putri, Putu Ika Paramitha
Wahyudi, Setyanto Tri
Kartono, Agus
Metadata
Show full item recordAbstract
Pada umumnya penggunaan enzim lipase dalam proses industri
menggunakan suhu tinggi (sekitar 70oC) dengan tujuan untuk meningkatkan laju
reaksi dan mengurangi terjadinya kontaminasi mikroba. Kondisi ini bertentangan
dengan sifat beberapa enzim yang tidak stabil pada suhu tinggi. Sehingga
peningkatan stabilitas termal enzim perlu dilakukan agar dapat bertahan lama jika
digunakan dalam proses industri. Metode penambahan garam merupakan cara
paling sederhana yang dapat dilakukan untuk meningkatkan stabilitas termal enzim.
Pada penelitian ini, simulasi dinamika molekuler dilakukan untuk mengetahui
pengaruh penambahan garam dan perbedaan suhu terhadap stabilitas enzim lipase
dari mikroorganisme mesofilik Pseudomonas aeruginosa, mikroorganisme
termofilik Geobacilus zalihae dan mikroorganisme halofilik Halomonas meridiana
secara komputasi. Simulasi dinamika molekuler dilakukan dengan menggunakan
perangkat lunak AMBER (Assisted Model Building with Energy Refinement) pada
temperatur 300 K, 400 K dan 500 K dengan konsentrasi NaCl 0.15 M, 1.5 M dan 3
M selama 50 ns.
Parameter yang digunakan untuk membandingkan stabilitas enzim lipase
dari mikroorganisme mesofilik, termofilik dan halofilik adalah dengan melihat nilai
RMSD (Root Mean Square Deviation), SASA (Solvent Accessible Surface Area),
RMSF (Root Mean Square Fluctuation), Energi van der Waals, Interaksi
Elektrostatik dan Struktur Sekunder. Simulasi telah membuktikan bahwa
penambahan garam berpengaruh signifikan pada kestabilan enzim lipase dari
mikroorganisme mesofilik, termofilik dan halofilik terhadap perubahan suhu sesuai
dengan hasil eksperimen laboratorium. Penambahan garam dengan konsentrasi 3
M pada lipase G. zalihae serta 1.5 M pada lipase P. aeruginosa dan lipase H.
meridiana memberikan pengaruh yang paling baik terhadap stabilitas struktur
lipase pada suhu tinggi. Nilai RMSD tanpa penambahan garam terlihat tidak stabil
dan sangat tinggi, namun setelah ditambahkan garam, nilai RMSD menjadi stabil.
Nilai RMSF pada ketiga jenis enzim juga menunjukkan hal yang sama dimana
residu menjadi lebih kompak dengan penambahan garam. Berdasarkan nilai SASA
didapatkan bahwa garam berkontribusi untuk menjaga area polar dan nonpolar
enzim dari paparan molekul air. Penambahan garam memberikan perbaikan yang
sangat signifikan, terlihat dari semakin negatifnya energi elektrostatik dan van der
Waals. Pasangan jembatan garam Asp38-Arg274, Asp165-Lys328 dan Asp214-
Arg7 masing-masing berperan dalam menjaga stabilitas struktur lipase P.
aeruginosa, lipase G. zalihae dan lipase H. meridiana yang ditunjukkan oleh ikatan
yang kuat setelah penambahan garam. Selain itu, stabilinya struktur enzim
dikonfirmasi oleh lebih banyaknya komposisi α-helix dan β-sheet pada ketiga jenis
enzim lipase selama simulasi dengan penambahan garam.