Perpustakaan Digital ITB

Pemodelan dan simulasi protein-lipid saat ini berkembang sangat pesat untuk mengetahui detil interaksi pada suatu sistem fisis. Salah satu protein yang menarik adalah azurin yang merupakan hasil metabolisme sekunder dari bakteri Pseudomonas aeruginosa dan juga terkait perkembangan terapi pemanfaatan azurin untuk menghambat penyebaran sel kanker dan menyebabkan apoptosis. Dinamika penetrasi azurin melalui membran plasma masih belum banyak diketahui secara eksperimental karena singkatnya waktu reaksi. Dinamika molekul merupakan salah satu metode yang dapat menjelaskan fenomena ini dengan waktu relaksasi yang panjang. Pada penelitian ini, untuk mempersingkat waktu komputasi kami menggunakan model Coarse Grained dan lebih spesifiknya model MARTINI-CG (Coarse-Grained). Model MARTINI-CG selain mempersingkat waktu komputasi juga dapat menyederhanakan perhitungan. Analisis dinamika menggunakan model CG juga masih dapat menggambarkan sifat fisis dari sistem yang kompleks. Salah satunya kami meneliti hubungan penskalaan dengan cara memvariasikan separasi windows dan parameter elektrostatik. Penskalaan ulang interaksi elektrostatik dengan faktor 0,04 menghasilkan nilai energi bebas -140,80 kcal/mol, setelah optimasi separasi windows nilai energi bebas menjadi -71,80 kcal/mol. Nilai ini lebih mendekati hasil eksperimen. Penjelasannya bahwa penskalaan ini dibutuhkan dikarenakan model MARTINI-CG pada dasarnya mempunyai densitas yang lebih besar dibandingkan model all-atom (AA). Hal ini mempengaruhi penurunan skala interaksi elektrostatik pada model MARTINI-CG. Lebih lanjut, kami melakukan pemodelan pada sistem azurin-rakit lipid dilakukan analisis perhitungan energi bebas pada dua model. Model pertama azurin berada di permukaan dengan kondisi awal azurin pada permukaan rakit lipid forward =-35,40 kcal/mol. Kondisi azurin saat rakit lipid mengalami perubahan kurvatur forward = -65.30 kcal/mol. Model II dengan kondisi awal azurin berada dalam rakit lipid forward =-1,85 kcal/mol. Kondisi azurin pada keadaan transisi (fisi intermediet) forward =-8,94 kcal/mol. Kondisi azurin pada keadaan akhir (fisi) forward =14,11 kcal/mol. Ketiga nilai energi bebas menggambarkan bahwa fase perubahan kurvatur rakit lipid azurin merupakan reaksi spontan. Lebih lanjut, kami melakukan analisis melalui metode MIUS-WHAM (Multiple Independent Umbrella Sampling-Weighted Histogram Analysis Method). Metode ini bertujuan untuk mendeskripsikan free energy landscape (FEL) dan menggambarkan FEL saat terjadinya proses perubahan kurvatur. Analisis FEL saat perubahan kurvatur saat azurin berada di permukaan rakit lipid (Model I). FEL merupakan fungsi jarak COM (Center of Mass) antara azurin dan rakit lipid selama 4 ns. Jarak yang dipilih berada pada rentang 25-30 Å. Titik ekuilibrium pada jarak COM 25,75 Å. Pada jarak COM 26,92 Å energi bebas mulai meningkat mencapai 6,11 kcal/mol yang mengindikasikan energi dibutuhkan selama proses ini. Pada Model II azurin berada dalam rakit lipid, nilai keadaan ekuilibrium berkisar pada nilai 25Å yang mana memperlihatkan fase perubahan kurvatur. Pada jarak pusat massa 31Å, energi bebas ikatan mulai meningkat dengan kisaran 152 kcal/mol yang mengindikasikan bahwa proses ini membutuhkan energi untuk terjadi. Kecenderungan nilai energi mengalami konvergensi pada energi sebesar 150 kcal/mol. Berdasarkan analisis ini didapatkan bahwa nilai keadaan equilibrium berkisar pada nilai 6,88Å yang mana memperlihatkan proses perubahan konfigurasi. Pada jarak pusat massa 14,46Å, ketika azurin mulai membuat lubang pada membran, energi bebas sebesar 29,47 kcal/mol yang mengindikasikan bahwa proses ini membutuhkan energi untuk terjadi. Nilai energi 29,47 kcal/mol teramati pada fase fisi intermediet pada penelitian ini hal ini dikonfirmasi penelitian sebelumnya yang mana nilai energi mengalami peningkatan di fase ini.