Perpustakaan Digital ITB

Xilan merupakan komponen utama hemiselulosa yang digunakan sebagai bahan baku berbagai produk bernilai tambah di berbagai industri, seperti pemanis alami, bahan bakar hayati, bleached pulp, bioplastik, dan bahan pangan prebiotik. Pengolahan xilan secara konvensional umumnya menggunakan katalis asam kuat yang berpotensi menimbulkan dampak negatif terhadap segi operasional dan lingkungan. Xilanase dari keluarga glikosida hidrolase 43 (GH43) diketahui mampu menghidrolisis xilan menjadi xilosa dan xilooligosakarida. Biodegradasi menggunakan xilanase GH43 dapat menjadi alternatif pengolahan yang lebih ramah lingkungan. Tantangan utama dalam penerapan xilanase GH43 di industri adalah kemampuan enzim tersebut untuk mempertahankan aktivitasnya pada suhu tinggi (di atas 60 ?), sementara xilanase GH43 yang diisolasi dari Bacillus amyloliquefaciens ABBD pada penelitian ini memiliki aktivitas optimum pada suhu 50 ?. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk merancang varian mutan xilanase GH43 dengan stabilitas dan afinitas yang lebih baik secara in silico, mengekspresikan gen pengodenya pada sistem E. coli ArcticExpress (DE3), serta menentukan aktivitasnya pada suhu 50 dan 60 ?. Desain varian mutan dilakukan berdasarkan studi literatur, analisis kestabilan residu menggunakan FoldX, dan prediksi afinitas melalui pendekatan molecular docking. Varian mutan terbaik kemudian diekspresikan dan diproduksi lalu hasilnya diverifikasi dengan SDS-PAGE. Xilanase GH43 wild-type dan mutan yang telah diekspresikan kemudian ditentukan aktivitasnya terhadap substrat xilan beechwood 1% b/v pada suhu 50 dan 60 ?. Hasil analisis in silico menunjukkan bahwa mutasi G406A merupakan kandidat mutasi tunggal terbaik dengan nilai ??G ?2,08 kkal/mol dan afinitas pengikatan substrat sebesar ?6,0 kkal/mol. Hasil ini mengindikasikan bahwa xilanase mutan memiliki stabilitas struktur yang lebih baik serta tetap dapat mempertahankan kemampuan pengikatan substratnya. Secara eksperimental, xilanase GH43 wild-type dan mutan berhasil diekspresikan dengan konsentrasi masing-masing sebesar 3,15 mg/mL dan 2,45 mg/mL. Uji aktivitas terhadap substrat xilan beechwood 1% (b/v) menunjukkan bahwa xilanase GH43 mutan memiliki aktivitas spesifik yang lebih tinggi dibandingkan wild-type, baik pada suhu 50 ? (0,034 vs 0,024 U/mg) maupun suhu 60 ? (0,042 vs 0,025 U/mg). Hasil ini membuktikan bahwa mutasi tunggal G406A pada domain Carbohydrate-Binding Module (CBM) secara efektif mampu meningkatkan aktivitas xilanase GH43 pada suhu 60 ? sehingga berpotensi untuk dapat digunakan dalam aplikasi industri.