Perpustakaan Digital ITB

Lipase termostabil telah berhasil diisolasi dari isolat lokal yang berasal dari sumber air panas Kawah Papandayan, Garut, Jawa Barat. Isolat PPD2 telah berhasil diekspresikan secara heterolog di laboratorium. Isolat ini kemudian diberi nama lipase ITB2.1. Bagi kalangan industri, kemampuan lipase dalam beradaptasi pada lingkungan ekstrim membuka celah lebar untuk menggunakan enzim sebagai katalis dalam proses industri. Bagi kalangan peneliti, sifat termostabil ini menjadi objek yang menarik untuk diteliti. Kesimpulan dari banyak penelitian menunjukkan bahwa faktor penentu kestabilan enzim dalam beradaptasi di lingkungan ekstrim akan berbeda antara satu jenis enzim dengan jenis enzim yang lainnya. Untuk mengungkap faktor penentu kestabilan lipase ITB2.1 diperlukan penelitian lebih lanjut. Pada penelitian ini telah dilakukan studi stabilitas dan aktivitas lipase ITB2.1 baik dalam keadaan bebas maupun teramobil dalam air dan pelarut organik secara eksperimen dan komputasi. Pendekatan komputasi melalui studi simulasi dinamika molekul dilakukan pada suhu 300, 350, 400, 450 dan 500 K. Simulasi dilakukan pada pelarut air dengan dua keadaan enzim yakni APO dan HOLO. Keadaan enzim HOLO pada lipase ITB2.1 ditunjukkan dengan adanya ion Zn2+ dan Ca2+, yang terikat pada domain pengikatan ion logam. Selain simulasi pada pelarut air, dilakukan juga simulasi pada pelarut organik, asetonitril dan n-heksan. Pengujian aktivitas lipase ITB2.1 bebas pada suhu 70 oC dan pH 9,0 di pelarut air diperoleh aktivitasnya 737,56U/mg enzim. Uji stabilitas operasi enzim dilakukan dengan menginkubasi enzim didalam penangas air bersuhu 70 oC selama 30 jam. Kemudian setiap 5 jam sekali diuji aktivitasnya. Hasil uji stabilitas menunjukkkan adanya penurunan aktivitas 50% dari aktivitas mula-mula setelah diinkubasi selama 4 jam. Hasil uji aktivitas lipase pada pelarut organik menunjukkan adanya peningkatan aktivitas enzim sejalan dengan penurunan polaritas pelarut. Lipase memiliki aktivitas yang tinggi, 930,28 U/mg enzim di dalam n-heksan, kemudian menurun aktivitas menjadi 796,53 U/mg enzim dalam asetonitril. Untuk mendapatkan lipase ITB2.1 amobil diperlukan material pendukung untuk amobilisasi. Material yang digunakan adalah hidroksiapatit (HAP) yang disintesis dengan metode presipitasi. Bahan dasar sintesis berasal dari cangkang telur ayam. HAP hasil sintesis digunakan secara langsung untuk amobilisasi enzim. Kapasitas pengikatan enzim diperoleh sebagai berikut, 10,17 µg/mg, 41,03 µg/mg dan 75,21 µg/mg enzim teramobil per material pendukung berdasarkan variasi jumlah enzim yang digunakan untuk amobilisasi. Uji aktivitas lipase teramobil menunjukkan adanya penurunan aktivitas dibandingkan dengan lipase bebas. Aktivitas lipase amobil pada pelarut air, asetonitril dan n-heksan berturut-turut adalah 99,04; 97,43 dan 55,56 U/mg enzim. Uji stabilitas lipase amobil dalam pelarut air menunjukkan adanya penurunan aktivitas lipase sebesar 50% dari aktivitas mula- mula setelah di inkubasi selama 1 jam. Pada penelitian stabilitas termal dengan metode simulasi dinamika molekul, digunakan struktur 3 dimensi lipase ITB2.1 yang diperoleh dari pemodelan dengan menggunakan MODELLER. Hasil evaluasi model yang diperoleh menunjukkan bahwa model 3 dimensi lipase ITB2.1 merupakan model dengan kualitas yang sangat bagus. RMSD dan SASA hasil simulasi dinamika molekul dari enzim APO dan HOLO menunjukkan bahwa adanya pengaruh kuat ion Ca2+dan Zn2+ dalam menjaga stabilitas lipase ITB2.1. Pada keadaan APO dan HOLO, terdapat dua pasang jembatan garam yang diduga kuat sebagai residu penentu untuk stabilitas lipase yakni Asp222-Lys185 dan Asp178-Lys229. Jari- jari girasi lipase ITB2.1 ketika disimulasikan dalam pelarut n-heksan menunjukkan adanya penyusutan yang tinggi dibandingkan dalam pelarut air dan asetonitril. Demikian juga SASA polar didalam pelarut n-heksan meyusut lebih kecil dibandingkan SASA polar dalam air dan asetonitril. Berdasarkan hasil yang diperoleh, lipase ITB2.1 selain memiliki aktivitas pada suhu tinggi juga memiliki aktivitas yang tinggi pada pelarut organik. Material hidroksiapatit kurang baik apabila digunakan secara langsung untuk amobilisasi lipase ITB2.1 pada kondisi ini. Hal ini ditunjukkan dengan adanya penurunan aktivitas dari lipase ITB2.1 yang teramobil. Studi simulasi dinamika molekul membuktikan pengaruh ion logam pada lipase ITB2.1 dan pasangan jembatan garam Asp222-Lys185, dan Asp178-Lys229 sebagai residu kunci dan faktor yang mempengaruhi kestabilan struktur protein. Mekanisme kestabilan lipase ITB2.1 didalam pelarut organik dilakukan dengan membuat residu polar yang pada awalnya banyak terekspos di pelarut menjadi menyusut dan rata dengan permukaan struktur. Hal ini bertujuan untuk mencegah inti hidrofobik terekspos keluar lebih banyak.