Perpustakaan Digital ITB

Polyethylene terephthalate (PET) merupakan salah satu polimer sintetik yang paling banyak diproduksi dan biasa digunakan sebagai bahan dasar wadah makanan dan botol sekali pakai. Akumulasi limbah PET telah menjadi masalah lingkungan yang sangat serius untuk ditangani. Penemuan bakteri Ideonella sakaiensis baru-baru ini telah menumbuhkan harapan baru dalam penanganan limbah PET. Ideonella sakaiensis diketahui mampu memproduksi enzim PETase yang dapat mendegradasi PET. Namun, pengaplikasian enzim ini di lingkungan industri pengolahan limbah masih menemui kendala karena PETase mulai kehilangan aktivitasnya di atas suhu 45° C. Oleh karena itu, diperlukan metode rekayasa yang dapat meningkatkan sifat termostabilitas PETase. Studi molecular docking yang telah dilakukan oleh peneliti sebelumnya telah berhasil memprediksikan bahwa mutasi gabungan L117F/Q119Y/S121E/ G165A/D186H/R280A/S214H/S238F dapat meningkatkan kestabilan serta afinitas PETase terhadap ligan bis(2-hidroksietil)tereftalat (BHET) dan (mono(2-hidroksietil)tereftalat)2 (2MHET). Akan tetapi, metode prediksi yang digunakan dalam penelitian tersebut tergolong relatif sederhana sehingga diperlukan validasi lebih lanjut secara komprehensif untuk memahami interaksi dan dinamika molekul kompleks PETase-ligan. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kestabilan dan afinitas pengikatan mutan gabungan PETase melalui pendekatan simulasi dinamika molekul (MD). Simulasi dilakukan pada PETase wildtype dan varian mutannya menggunakan program GROMACS dengan waktu simulasi selama 100 ns. Kestabilan PETase dievaluasi berdasarkan nilai Root Mean Square Deviation (RMSD) yang diperoleh dari simulasi MD, sementara afinitas pengikatannya terhadap ligan BHET dan 2MHET dievaluasi berdasarkan nilai perubahan energi bebas Gibbs (?G) menggunakan metode Molecular Mechanics Poisson-Boltzmann Surface Area (MMPBSA). Hasil simulasi yang diperoleh menunjukkan bahwa mutasi gabungan pada PETase dapat meningkatkan termostabilitas strukturnya dengan R280A sebagai titik mutasi dominan. Mutasi gabungan tersebut dapat menurunkan fleksibilitas struktur coil pada residu 234 – 247 sehingga membuat strukturnya lebih stabil pada temperatur yang lebih tinggi. Selain itu, mutasi gabungan juga diprediksi meningkatkan afinitas pengikatan PETase terhadap ligan BHET dan 2MHET dengan penurunan nilai ?G masing-masing sebesar -5,30 kJ/mol dan -5,33 kJ/mol. Berdasarkan hal tesebut dapat disimpulkan bahwa mutasi gabungan pada PETase dapat meningkatkan potensinya sebagai agen bioremediasi limbah PET. Penelitian ini telah berhasil memvalidasi prediksi simulasi molecular docking yang telah dilakukan pada level atomik yang lebih detil.