Pengaruh Mutasi terhadap Kestabilan Termal Protein 1GB1

Abstract

Kestabilan termal struktur asli dan mutan dari protein G domain B1 telah dipelajari menggunakan simulasi dinamika molekuler dan simulasi perturbasi energi bebas. Protein G domain B1 telah menjadi model untuk mempelajari pelipatan dan pembukaan lipatan struktur sekunder protein dalam banyak penelitian karena strukturnya yang unik dan suhu denaturasi yang ekstrim. Berbagai penelitian dilakukan baik secara eksperimental menggunakan NMR (Nuclear Magnetic Resonance) maupun secara komputasional menggunakan simulasi dinamika molekuler dilakukan untuk menjelaskan kedua proses tersebut. Interaksi hidropobik dan interaksi non-ikatan telah disebutkan sebelumnya oleh beberapa peneliti sebagai interaksi yang menjaga kestabilan fragmen C-terminal β-hairpin dari protein G domain B1. Penelitian ini ditujukan untuk menguji residu atau interaksi yang berperan penting dalam kestabilan termal keseluruhan protein G domain B1 dengan metode mutasi titik. Struktur asli disimulasikan dengan berbagai variasi suhu akhir yaitu 400 K, 425 K, 450 K, 475 K dan 500 K. Berdasarkan hasil analisis, struktur asli protein mengalami unfolding pada suhu 500 K di 704 ps. Residu yang dimutasi dipilih berdasarkan perubahan beberapa parameter analisis. Kemudian setelah residu yang dimutasi ditentukan (K4, E27, K28, A23, A24, D40, E56, E15, dan K10) dipilih residu calon pengganti. Proses seleksi residu yang menggantikan residu di struktur asli dilakukan dengan menghitung perubahan energi bebas solvasi. Penggantian sederhana dari residu bermuatan positif di β-sheet (K4S) menurunkan kestabilan (unfolding pada 452 ps), namun ketika penggantian residu bermuatan negatif di α-helix (E27G) meningkatkan kestabilan (unfolding pada 846 ps). Mutan yang menarik lainnya adalah penggantian K4A yang menghancurkan α-helix dan semua β-sheet menjadi coil dan turn. Hasil ini membuktikan bahwa interaksi non-ikatan memiliki peran utama dalam kestabilan termal protein 1GB1 dan struktur β-sheet merupakan struktur yang penting (mutasi pada struktur tersebut akan mengganggu struktur lain juga).