Penggunaan Metode Parallel Cascade Selection Molecular Dynamics (PaCS-MD) untuk Studi Protein Unfolding Bascillus subtilis Lipase A

Abstract

Protein Lipase A (LipA) dari Bacillus subtilis memiliki peran penting dalam biokatalisis industri karena stabilitas dan aktivitas katalitiknya. Penelitian ini bertujuan menganalisis pengaruh suhu (300 K, 323 K, dan 343 K) terhadap stabilitas struktural dan dinamika konformasi LipA, mengevaluasi kontribusi ikatan hidrogen dan energi binding terhadap destabilisasi, serta membandingkan efektivitas simulasi dinamika molekuler konvensional (MD) dengan Parallel Cascade Selection Molecular Dynamics (PaCS-MD). Simulasi dilakukan menggunakan struktur kristal LipA (PDB ID: 5CRI) dengan perangkat lunak AMBER. Hasil menunjukkan bahwa pada 300 K, LipA mempertahankan konformasi terlipat yang stabil, pada 323 K terjadi transisi parsial, dan pada 343 K protein mengalami denaturasi termal signifikan. Ikatan hidrogen dan interaksi van der Waals melemah seiring kenaikan suhu, mendorong konformasi acak. PaCS-MD lebih efektif menangkap dinamika unfolding dibandingkan MD konvensional, terutama pada suhu tinggi.

Lipase A (LipA) from Bacillus subtilis is a crucial enzyme in industrial biocatalysis due to its stability and catalytic activity. This study aims to analyze the unfolding dynamics of LipA at temperatures of 300 K, 323 K, and 343 K using Parallel Cascade Selection Molecular Dynamics (PaCS-MD), evaluate the contribution of hydrogen bonds and binding energy to structural destabilization, and compare the effectiveness of PaCS-MD with conventional molecular dynamics (MD). Simulations were conducted using LipA’s crystal structure (PDB ID: 5CRI) with AMBER software. Results reveal that at 300 K, LipA maintains a stable folded conformation, at 323 K it undergoes partial transition, and at 343 K it experiences significant thermal denaturation. Hydrogen bonds and van der Waals interactions weaken with increasing temperature, promoting a random conformation. PaCS-MD outperforms conventional MD in capturing unfolding dynamics, particularly at high temperatures.