Perpustakaan Digital ITB

Skualen merupakan metabolit triterpenoid dengan aplikasi luas pada industri farmasi, kosmetik, dan energi. Produksi skualen secara alami terbatas, sehingga diperlukan platform rekayasa metabolisme berbasis mikroba sebagai alternatif berkelanjutan. Enzim kunci biosintesis skualen adalah skualen sintase (SQS), yang mengkatalisis kondensasi farnesil pirofosfat (FPP). Namun, ekspresi heterolog berbasis promoter T7 sering kali menghasilkan ekspresi yang tidak proporsional terhadap akumulasi produk akibat keterbatasan metabolit prekursor, beban seluler, dan regulasi induksi. Penelitian ini bertujuan menganalisis hubungan antara ekspresi heterolog gen sqs yang berasal dari bakteri simbion koral dari Karimun Jawa, Virgibacillus salarius 19.PP.Sc 1.6, dan akumulasi skualen pada Escherichia coli BL21(DE3) rekombinan dengan variasi konsentrasi induser, serta menentukan kondisi induksi optimal. Analisis ekspresi dilakukan menggunakan qPCR dengan pendekatan 2^-?Ct, sedangkan produksi skualen dianalisis menggunakan HPLC. Variasi induksi meliputi kontrol, IPTG, dan laktosa 0.05 mM pada interval waktu 0–24 jam. Hasil menunjukkan bahwa induksi laktosa 0.05 mM menghasilkan peningkatan ekspresi sqs yang signifikan, mencapai ~42 kali lipat dibanding kontrol pada jam ke- 24, dengan tren peningkatan konsisten sejak jam ke-6. Produksi skualen juga meningkat secara paralel, dari 34.77 ± 14.3 mg/L (0 jam) menjadi 167.51 ± 2.71 mg/L (24 jam). Induksi dengan IPTG menghasilkan ekspresi dan produksi yang lebih rendah dibandingkan laktosa, yaitu 21.41 ± 4.06 mg/L (0 jam) menjadi 144.69 ± 11.3 mg/L (24 jam) . Korelasi uji Pearson dan Spearman antara tingkat ekspresi gen dan akumulasi skualen, dengan efisiensi ekspresi–produk tertinggi pada induksi laktosa 0.05 mM yaitu positif moderat (Pearson; r=0.58, p = 0.578, Spearman; ? = 0.6, p = 0.35), pada IPTG korelasi positif lemah (Pearson; r = 0.45, p = 0.45, Spearman; ? = 0.6, p = 0.35), dan korelasi pada kontrol tidak berarti (r = 0.12, ? = -0.50). Hubungan ekspresi gen dengan pertumbuhan sel (OD600), laktosa memiliki korelasi positif moderat (r = 0.58, p = 0.585), IPTG memiliki korelasi positif rendah (r = 0.43, p = 0.469) dan kontrol memiliki korelasi yang tidak berarti (r = 0.24, p = 0.702). Data eksperimental kemudian diintegrasikan dengan pemodelan in-silico berbasis sistem persamaan diferensial yang merepresentasikan dinamika transport inducer (IPTG/laktosa), interaksi dengan LacY, serta implikasi terhadap level ekspresi gen. Konsentrasi induser rendah (0.05 mM laktosa) memberikan keseimbangan optimal antara ekspresi gen dan produksi metabolit, mengurangi beban seluler dibanding induksi tinggi, serta menunjukkan potensi sebagai strategi sederhana dan efisien untuk optimasi produksi skualen rekombinan.