Perpustakaan Digital ITB

Ektoin merupakan osmoprotektan yang dapat dihasilkan oleh bakteri halofilik untuk beradaptasi pada lingkungan dengan tekanan osmotik yang tinggi seperti laut. Bakteri halofilik moderat dari genus Virgibacillus dapat dimanfaatkan sebagai kandidat alternatif dalam produksi ektoin yang karena karakteristik fisiologisnya mampu hidup dengan kadar salinitas lebih rendah dibandingkan bakteri yang umum digunakan dalam industri ektoin seperti Halomonas. Rendahnya kadar garam yang digunakan dapat mengurangi biaya produksi karena berkurangnya kerusakan bioreaktor akibat korosi. Bakteri Virgibacillus salarius 19.PP.Sc1.6 yang diisolasi dari Laut Jawa telah diketahui memiliki klaster gen biosintesis ektoin (ectABC), sehingga bakteri ini dapat menjadi salah satu bakteri potensial yang dapat dimanfaatkan untuk produksi ektoin. Saat ini, belum tersedia karakterisasi kinetika pertumbuhan dari Virgibacillus salarius, meskipun informasi terkait sangat penting dalam rekayasa bioproses. Selain itu, belum terdapat genome scale metabolic model (GEM) dari Virgibacillus salarius yang dapat membantu dalam proses rekayasa metabolik. Maka dari itu, tujuan dari penelitian ini adalah untuk melakukan karakterisasi kinetika pertumbuhan dari Virgibacillus salarius dan konstruksi draf genome scale metabolic model. Tekanan osmotik telah diketahui merupakan faktor krusial untuk sintesis ektoin, sehingga studi dilakukan pada berbagai konsentrasi NaCl untuk memberikan efek tekanan osmotik yang berbeda-beda. Dilakukan pengujian batas toleransi maksimum NaCl dari V. salarius 19.PP.Sc1.6 dengan ditumbuhkan pada Zobell Agar yang ditambahkan NaCl dengan konsentrasi 0 - 30% (w/v). Hasil pengujian berupa data biner (tumbuh/tidak tumbuh) dan dilakukan regresi logistik untuk memilih konsentrasi NaCl maksimum yang memiliki hasil pengamatan probabilitas pertumbuhan sel bernilai 1 (pasti tumbuh). Didapatkan batas toleransi dari V. salarius 19.PP.Sc1.6 terhadap NaCl adalah sebesar 20%. Penelitian dilanjutkan dengan konsentrasi NaCl pada batas minimum (0%), menengah (10%), dan maksimum (20%) untuk mengetahui kinetika pertumbuhan V. salarius 19.PP.Sc1.6 pada kondisi yang bervariasi. Kemudian dilakukan pembuatan kurva tumbuh pada ketiga konsentrasi tersebut dengan durasi pengamatan 48 jam dan digunakan total plate count (TPC) dan spektrofotometri sebagai metode kuantifikasi. Didapati laju pertumbuhan spesifik (?) dari V. salarius 19.PP.Sc1.6 pada konsentrasi NaCl 0%, 10%, dan 20% secara berturut-turut adalah 0.44 jam-1 , 0.45 jam-1 , dan 0.18 jam-1 . Kemudian dilakukan juga pemanenan ektoin menggunakan metode bacteria milking pada fase pertumbuhan pertengahan eksponensial, akhir eksponensial, dan pertengahan stasioner pada masing-masing konsentrasi NaCl untuk mengetahui fase pertumbuhan optimum pemanenan ektoin. Kemudian dilakukan kuantifikasi ektoin pada supernatan hasil bacteria milking menggunakan Ultra Performance Liquid Chromatography (UPLC). Data whole genome sequence (WGS) dari V. salarius 19.PP.Sc1.6 dipakai sebagai input untuk konstruksi tiga draf GEM yang dilakukan dengan tiga tools berbeda yakni CarveMe, ModelSEED, dan merlin. Proses gapfilling dilakukan secara otomatis pada GEM hasil CarveMe dan ModelSEED dan manual pada GEM hasil merlin. Proses flux balance analysis (FBA) dilakukan menggunakan COBRApy dan asesmen kualitas GEM dilakukan dengan menggunakan MEMOTE. Nilai laju pertumbuhan spesifik digunakan sebagai fenotipe untuk validasi GEM dan didapatkan bahwa ketiga GEM belum memiliki laju pertumbuhan spesifik yang mendekati hasil in vitro. Kemudian utilisasi berbagai jenis sumber karbon untuk pertumbuhan sel disimulasikan dan dibandingkan dengan literatur sebagai bentuk validasi lanjutan. GEM hasil konstruksi merlin dapat mengintegrasikan jalur reaksi biosintesis ektoin, namun GEM ini gagal untuk mensimulasikan pertumbuhan secara in silico (nilai fluks untuk fungsi objektif biomassa bernilai 0). Pada penelitian ini berhasil diperoleh kinetika pertumbuhan V. salarius 19.PP.Sc1.6 pada tekanan osmotik yang berbeda. Selain itu, telah berhasil dikonstruksi tiga draf GEM untuk V. salarius 19.PP.Sc1.6, namun masih diperlukan kurasi lebih lanjut secara manual untuk meningkatkan akurasi model.