Ekspresi dan karakterisasi Lipase dari Kosakonia oryzae BL11

Abstract

Pemanfaatan enzim dalam bidang bioteknologi dan industri semakin meningkat, oleh karena itu pengkajian enzim perlu dilakukan untuk dapat digunakan dalam bidang tersebut. Salah satu enzim yang banyak digunakan dalam proses industri yaitu lipase. Lipase menempati posisi penting dan dikomersialkan karena memiliki potensi untuk diaplikasikan dalam berbagai sektor industri dan bioteknologi seperti zat aditif dalam deterjen, industri makanan, kertas, susu, bahan kimia, farmasi dan produksi biodiesel. Lipase (triacylglycerol acylhydrolases, EC 3.1.1.3) merupakan enzim yang mampu mengkatalisis hidrolisis asam lemak rantai panjang (triasilgliserol) menjadi asam lemak dan gliserol pada permukaan air dengan lemak. Enzim ini menjadi biokatalis pilihan untuk saat ini dan masa depan karena sifatnya yang unik seperti mampu beraktivitas pada rentang suhu dan pH yang beragam serta stabil dalam berbagai pelarut organik. Sifat unik lainnya yaitu dalam kondisi sedikit air, lipase mampu melakukan reaksi yang sebaliknya menyebabkan esterifikasi, alkoholisis dan asidolisis. Beberapa karakteristik tersebut memungkinkan lipase untuk diaplikasikan secara luas dalam proses industri. Permintaan terhadap lipase terus meningkat, namun harga lipase sebagai biokatalis masih belum ekonomis. Hal ini mendorong untuk melakukan eksplorasi enzim lipase yang berasal dari mikrob. Mikrob merupakan penghasil enzim lipase terbanyak. Mikrob penghasil lipase antara lain bakteri, aktinomiset, kapang dan khamir. Bakteri lipolitik dipilih karena memiliki beberapa keunggulan yaitu bersifat stabil, memiliki waktu generasi yang pendek, membutuhkan nutrisi yang sederhana, memiliki aktivitas katalitik yang beragam, dan mudah untuk dilakukan rekayasa secara genetik Lipase yang berasal dari bakteri telah banyak diteliti, termasuk lipase dari Bacillus pumilus, Anoxybacillus flavithermus HBB134 dan Burkholderia cepacia. Terdapat kendala dalam penggunaan bakteri lipolitik yaitu lipase yang dihasilkan relatif sedikit, sehingga perlu adanya pendekatan molekuler. Pendekatan molekuler dilakukan untuk meningkatkan produksi enzim ke tingkat tertinggi dengan kloning dan mengekspresikan gen lipase pada inang yang sesuai. Upaya ini dapat meningkatkan jumlah enzim yang diproduksi dalam waktu singkat dan mengurangi biaya produksi sehingga proses produksi menjadi lebih efisien. Tujuan penelitian ini ialah melakukan ekspresi dan karakterisasi gen lipase dari isolat BL11. Isolat BL11 termasuk dalam kelompok bakteri Gram negatif dan bersifat anaerob fakultatif. Bakteri ini diisolasi dari limbah kulit biji jambu mete dari perkebunan jambu mete, Desa Bone Kancitala, Kecamatan Bone, Kabupaten Muna, Provinsi Sulawesi Tenggara. Identifikasi bakteri menggunakan 16S rRNA sebagai penanda molekuler berdasarkan sekuensing parsial gen 16S rRNA, isolat BL11 berkerabat dekat dengan Kosakonia oryzae.

The use of enzymes in the fields of biotechnology and industry is currently increasing, thus enzyme assessment needs to be conducted to support enzyme utilisation. Lipase occupies an important position and is commercialized because it has the potential to be applied in various industrial sectors and biotechnology such as additive compounds in detergents, industrial food, paper, milk, chemicals, pharmaceuticals, and biodiesel production. Lipase (triacylglycerol acylhydrolases, EC 3.1.1.3) is an enzyme that is able to catalyse the hydrolysis of triacylglycerol into fatty acid and glycerol at an oil-water interface, a phenomenon known as interfacial activation. This enzyme has became the alternative biocatalyst this day and in the future due to its unique properties, such as it can be active in a wide spectrum of pH and temperature, as well as considened stable in various organic solvents. Another unique characteristic of lipase is that with a little amount of water, lipase is able to carry out the opposite reactions, including esterification, acidolysis and alcoholysis. Some of these characteristics allow lipase to be widely applied in industrial processes. Demand for lipase keeps increasing, but the price of lipase as biocatalyst is not yet economical. This condition has encouraged the exploration of microbial lipases. Microbes are the largest lipase producer. Lipase-producing microbes are, inter alia, bacteria, actynomycetes, mold, and yeast. Lipolytic bacteria are chosen because they have pre-eminences, such as having good stability and short generation times, requiring only basic nutrient elements, having various catalytic activities, and easy to be genetically modified. Microbial lipases have been widely studied, including lipase from Bacillus pumilus, Anoxybacillus flavithermus HBB134, and Burkholderia cepacia. However, there is obstacle in utilizing lipolytic bacteria; that is the amount of secreted lipases is too little, so that molecular approach is needed. Molecular approach is applied to increase enzyme production to the highest level by cloning and expressing lipase gene to suitable host. This action is able to increase the amount of produced enzyme within a short space of time and will reduce production cost, thus making production process more efficient. The purpose of this research is to express and characterize lipase gen on isolate BL11. These bacteria are isolated on cashew nut shell waste from cashew farming at Bone Kancitala Village, Muna Regency, Southeast Sulawesi Province. Identification of bacteria uses 16S rRNA as molecular marker based on partial sequences of the 16S rRNA. Isolate BL11 is closely related to Kosakonia oryzae.