Kestabilan Enzim Glukosa Oksidase Aspergillus niger Menggunakan Metode Constant pH Molecular Dynamic

Abstract

Glukosa oksidase (GOD) dari Aspergillus niger (β-D-glukosa: oksigen 1- oksidoreduktase, EC 1.1.3.4, kode PDB : 1GAL) mengkatalisis oksidasi β-Dglukosa oleh molekul oksigen menjadi δ-gluconolactone, kemudian terhidrolisis secara spontan menjadi asam glukonat, dan hidrogen peroksida. Atas dasar kemampuan tersebut, GOD banyak digunakan dalam aplikasi bidang farmasi, di antaranya sebagai biosensor untuk penentuan kadar glukosa dalam darah. Parameter-parameter yang dapat mempengaruhi perubahan struktur dan fungsi protein dalam larutan adalah suhu, tekanan, dan pH. Pengaruh yang paling besar terhadap perubahan struktur dan fungsi protein tersebut adalah pH. Hal ini terjadi karena residu asam amino mengalami perubahan muatan akibat pengaruh protonasi dari larutan yang mempunyai pH rendah. Dinamika molekuler merupakan suatu metode simulasi dengan media komputer yang memungkinkan untuk merepresentasikan interaksi molekulmolekul atom dalam jangka waktu tertentu. Teknik ini berdasarkan pada persamaan hukum Newton dan hukum Mekanika. Simulasi dinamika molekul dapat mengetahui dinamika dan perubahan konformasi struktur protein pada tingkat atom. Selanjutnya, pemodelan lingkungan pH dalam simulasi ini dilakukan dengan cara memprotonasi residu asam amino yang bermuatan menggunakan metode simulasi Constant pH Molecular Dynamic (CPHMD). Tujuan dari penelitian ini adalah mencari dan menganalisis residu yang bertanggung jawab terhadap stabilitas konformasi enzim GOD Aspergillus niger akibat pengaruh dari pH. Selanjutnya untuk mencapai tujuan ini dilakukan analisis stabilitas konformasi enzim GOD tersebut dengan melakukan protonasi terhadap residu asam amino yang bermuatan pada pH 4, 5, 6 dan 7 dalam skala atomik. Analisis yang digunakan adalah analisis root mean square deviation (RMSD), struktur sekunder, root mean square fluctuation (RMSF), nilai derajat ionisasi asam amino (pKa) dan kurva protonasi. Berdasarkan analisis RMSD dan struktur sekunder, enzim 1GAL pada pH 4, 5, 6 dan 7 memiliki struktur yang masih stabil. Selain itu, berdasarkan data protonasi, Enzim 1GAL paling stabil pada pH 5, sedangkan residu penstabil enzim 1GAL pada simulasi pH 4, 5, 6 dan 7 adalah residu Glu82, Glu192, Asp206, Asp220, His270 dan His445.