Perpustakaan Digital ITB

Levan adalah polisakarida bercabang yang dibangun oleh monomer fruktosa yang terikat dengan ikatan ?(2-6) glikosida dan ikatan ?(2-1) glikosida. Saat ini levan banyak diaplikasikan di berbagai industri antara lain industri makanan, kosmetik, dan farmasi. Levan disintesis secara in vivo dengan bantuan enzim levansukrase (EC 2.4.1.10, LS) menggunakan sukrosa sebagai substratnya. Variasi ukuran levan yang dihasilkan dari proses biosintesis ini bergantung pada varian LS. Perbedaan ukuran ini diduga berasal dari perbedaan asam asam amino yang terlibat dalam pengikatan substrat. Pada studi ini dipelajari analisis struktur dan fungsi LS secara in silico untuk menentukan asam amino yang diduga terkait dengan afinitas terhadap substrat. Studi sebelumnya pada LS Bacillus subtilis menyarankan residu His pada posisi 243 berperan penting dalam pengikatan substrat. Pada studi ini juga diketahui bahwa mutasi residu tersebut menjadi Leu memberikan efek peningkatan afinitas terhadap substrat sehingga disintesis levan berat molekul lebih tinggi. Pada penelitian ini dipelajari efek mutasi tersebut secara in silico dengan pendekatan molecular docking menggunakan Autodock VINA, simulasi dinamika molekul (MD) dengan Gromacs 2018, perhitungan perubahan energi bebas protein akibat mutasi dengan modul FEP pada NAMD. Trajektori MD Gromacs digunakan untuk perhitungan energi bebas pengikatan dengan program gmx_MMPBSA. Molecular docking dilakukan dengan menambatkan molekul sukrosa pada stuktur kristal LS Bacillus subtilis wild-type (WT) yang diperoleh dari protein databank (kode PDB 1OYG). Molecular docking dan MD juga dilakukan pada protein yang telah dimutasi residu His243 menjadi Leu. Analisis hasil docking dengan menggunakan Ligplot+ menunjukkan residu nomor 243 tidak berinteraksi langsung dengan sukrosa. Perhitungan energi bebas mutasi H243L dengan FEP menghasilkan nilai ?Gmutasi = +6,797 kkal/mol yang kurang disukai secara termodinamika. Hasil analisis MD menyarankan bahwa efek dari mutasi H243L terhadap struktur protein bersifat non lokal. Perhitungan MM-PBSA pada akhir simulasi kompleks LS- sukrosa menunjukkan bahwa mutasi H243L mengingkatkan afinitas pengikatan substrat LS terhadap sukrosa dari ?Gbind WT-sukrosa = ?5,488 kkal/mol menjadi ?Gbind H243L-sukrosa = ?10,377 kcal/mol. Setelah investigasi lebih lanjut disarankan bahwa mutasi H243L memperkuat kemampuan residu berdekatan seperti Arg246 dan Glu340 untuk membentuk ikatan hidrogen dengan substrat.