Perpustakaan Digital ITB

Lipase (EC 3.1.1.3 Triasilgliserol hidrolase) merupakan enzim yang banyak digunakan dalam industri, terutama dalam proses yang melibatkan lemak dan asam lemak. Selain itu, lipase juga berperan sebagai katalis dalam sintesis organik, industri polimer, dan proses pembuatan bioenergi. Lipase dapat mengkatalisis reaksi hidrolisis maupun reaksi transesterifikasi, bergantung pada keberadaan komponen air dan organik dalam larutan. Selain aktivitas katalitik yang tinggi, biokatalis yang diperlukan dalam proses industri juga harus memiliki ketahanan dan kestabilan selama proses katalisis berlangsung. Terdapat beberapa metode untuk meningkatkan performa enzim sebagai biokatalis, di antaranya penapisan untuk memperoleh enzim dengan aktivitas dan stabilitas tinggi, rekayasa genetika, dan amobilisasi enzim. Geobacillus thermoloeovorans PPD2 merupakan salah satu mikroorganisme termofilik yang diisolasi dari kawah air panas di Indonesia. Isolat tersebut merupakan sumber potensial penghasil lipase termostabil. Kloning gen pengkode lipase ke dalam sel inang Escherichia coli telah dilakukan pada penelitian sebelumnya. Ekspresi heterolog, pemurnian, dan amobilisasi lipase rekombinan dari G. thermoleovorans telah dilakukan pada penelitian ini. Amobilisasi lipase termostabil dari isolat PPD2 penting untuk dilakukan, sebagai upaya untuk meningkatkan performa enzim sebagai biokatalis. Dua pita aktif diperoleh pada ekspresi heterolog, keduanya menunjukkan aktivitas lipotitik dengan ukuran pita pada 51 kDa (LipA) dan 43 kDa (LipB). Kedua pita protein tersebut tidak terdapat dalam ekstrak kasar dari kontrol E. coli BL21(DE3)-pET-30a(+). LipA terekspresi tinggi dan membentuk badan inklusi yang sebagian besar mengendap di debris, sedangkan LipB terlarut ke supernatan. Kelarutan LipA meningkat dengan penambahan larutan detergen pada proses lisis sel. Pemurnian ekstrak kasar menggunakan kromatografi afinitas Ni-NTA menghasilkan satu pita dominan dari LipA, sementara LipB tidak terikat ke resin. Pemurnian LipB dilakukan dengan fraksinasi aseton dan LipB berhasil dipisahkan pada fraksi aseton 60–95 %. Hasil pemurnian menyarankan bahwa LipB telah kehilangan His-tag yang didesain di posisi N-terminal. Baik LipA maupun LipB menunjukkan aktivitas tinggi terhadap substrat dengan panjang rantai menengah. Aktivitas optimum ditunjukkan pada 50 oC dan pH 8,5. LipA dan LipB masih menunjukkan aktivitas pada kehadiran alkohol rantai pendek, seperti metanol, etanol, n-propanol, dan isopropanol. Hasil berbagai karakterisasi menunjukkan tidak ada perbedaan signifikan antara LipA dan LipB, yang menyarankan bahwa LipB merupakan hasil modifikasi pasca translasi dari LipA. LipA masih mengandung signal peptida, pemotongan pada area tersebut menghasilkan 388 residu asam amino dengan massa molekul sekitar 43 kDa (LipB). Proses modifikasi pasca translasi yang terjadi pada LipA terlarut menghasilkan LipB dengan massa molekul yang tereduksi dan kehilangan His-tag. Sistem amobilisasi menggunakan matriks Ni-NTA agarosa dan karboksimetil kitosan berhasil diterapkan untuk mengamobilisasi LipA. Aktivitas hidrolisis mengalami penurunan menjadi 10,5% dan 9,08%, sedangkan aktivitas transesterifikasi berhasil dipertahankan sebesar 304,5% dan 80,6% berturut-turut untuk LipA teramobil matriks Ni-NTA agarosa dan karboksimetil kitosan. Sistem Ni-NTA/His-tag memberikan hasil yang lebih baik karena pemilihan sisi pengikatan di bagian ujung N-terminal membuat akses ke bagian lid dan sisi aktif tidak terganggu. Lipase termostabil dari G. thermoleovorans PPD2 yang telah dimurnikan memiliki aktivitas hidrolisis dan transesterifikasi yang cukup baik. Aktivitas transesterifikasi lipase meningkat setelah dilakukan amobilisasi pada matriks Ni-NTA agarosa. Aplikasi lipase G. thermoleovorans PPD2 sebagai katalis dalam reaksi hidrolisis dan transesterifikasi dapat dilakukan dengan memperhatikan kondisi yang sesuai untuk enzim.