Pemurnian Parsial Selulase Bacillus sp. TSUS3.4.1 asal Tanah Bekas Tambang Emas dan Deteksi Gen Penyandi Selulasenya

Abstract

Pemanfaatan selulase sebagai biokatalis dalam degradasi limbah organik merupakan pendekatan strategis yang ramah lingkungan dan berkelanjutan. Upaya eksplorasi telah dilakukan untuk mengisolasi bakteri selulolitik dari area marginal guna menentukan kinerja hidrolitiknya. Penelitian ini bertujuan melakukan karakterisasi dan identifikasi molekuler isolat, melakukan pemurnian parsial enzim, melakukan karakterisasi parameter penting selulase hasil pemurnian, serta deteksi gen penyandi selulase pada Bacillus sp. TSUS3.4.1. Hasil penelitian menunjukkan bahwa isolat TSUS3.4.1 merupakan bakteri basil Gram-positif dengan keberadaan endospora, mengindikasikan bahwa isolat ini kemungkinan besar merupakan bagian dari genus Bacillus. Hasil ini kemudian dikonfirmasi oleh hasil sekuensing amplifikasi gen 16S rRNA yang menunjukkan kedekatan evolusioner dengan Bacillus stercoris galur D7XPN1 melalui konstruksi pohon filogenetik. Aktivitas hemolitik tidak terdeteksi pada isolat mengindikasikan TSUS3.4.1 tidak mensekresikan toksin yang dapat melisiskan eritrosit. Kondisi optimum untuk presipitasi enzim berada pada kejenuhan amonium sulfat 40% dengan peningkatan aktivitas spesifik senilai 7,70 kali relatif terhadap enzim ekstrak kasar. Metode dialisis sebagai tahapan pemurnian lanjutan efektif menghilangkan sisa garam amonium sulfat dan protein nontarget dengan peningkatan nilai kemurnian sebesar 5,60 kali lipat. Selulase Bacillus sp. TSUS3.4.1 memiliki aktivitas selulase optimum pada pH 7 dan suhu 50 °C. Pengujian stabilitas termal menunjukkan enzim masih mampu mempertahankan 82,89% aktivitasnya setelah inkubasi selama 120 menit dengan waktu paruh pada fase ini ialah 443 menit. Analisis parameter kinetika enzim dengan plot Lineweaver-Burk menghasilkan konstanta Michaelis-Menten (Km) senilai 4,9 mg/mL yang merepresentasikan afinitas enzim terhadap substrat. Nilai Vmaks selulase ialah 0,072 µmol/mL/menit yang merepresentasikan laju hidrolisis maksimum yang dapat dicapai. Pensejajaran sekuens penyandi selulase berhasil merancang pasangan primer yang dapat mengamplifikasi gen penyandi selulase dengan pita berukuran sekitar 1500 pasang basa. Analisis BLAST-P dan konstruksi pohon filogenetik pada tingkat asam amino mengonfirmasi bahwa fragmen gen yang teramplifikasi mengodekan protein homolog endoglukanase EglS. Penelitian ini berhasil melakukan karakterisasi dan identifikasi Bacillus sp. TSUS3.4.1 yang memiliki kedekatan evolusioner tertinggi dengan Bacillus stercoris galur D7XPN1, meningkatkan aktivitas katalitik selulase Bacillus sp. TSUS3.4.1 melalui rangkaian pemurnian parsial, melakukan karakterisasi pH, suhu, dan profil stabilitas enzim, serta deteksi gen eglS sebagai penyandi protein selulase EglS.