digilib@itb.ac.id +62 812 2508 8800

Katalase-peroksidase (KatG) dari Mycobacterium tuberculosis merupakan enzim yang penting untuk dipelajari karena fungsinya dalam mengaktifkan isoniazid (INH), obat antituberkulosis. KatG merupakan protein homodimer, masing-masing subunit memiliki dua domain, yaitu domain ujung-N dan domain ujung-C. Domain ujung-N mengandung sisi aktif dan mengikat heme, sedangkan domain ujung-C tidak mengandung heme dan sisi aktif. Sampai saat ini, peran domain ujung-C pada KatG masih belum diketahui dengan jelas. Isolat klinis M. tuberculosis L10 yang resisten terhadap INH 1 ?g/mL memiliki lima mutasi titik pada gen pengode KatG, katG. Kelima mutasi tersebut berada pada posisi-posisi T1310C, G1388T, G1481A, T1553C, dan A1660G. Mutasi-mutasi ini mengubah residu-residu asam amino KatG menjadi Leu437Pro, Arg463Leu, Gly494Asp, Ile518Thr, dan Lys554Glu. Perubahan residu asam amino pada isolat L10 tersebut tidak mengandung perubahan asam amino Ser315 yang ditemukan pada banyak isolat klinis M. tuberculosis. Semua perubahan residu asam amino KatG isolat L10 berada pada domain ujung-C dan merupakan residu-residu yang lestari. Dibandingkan dengan KatG tipe alami, aktivitas katalase dan peroksidase KatG dari isolat L10 berkurang secara drastis. Untuk memahami peran residu-residu yang memberikan efek terhadap aktivitas KatG, analisis struktur dan fungsi KatG perlu dipelajari lebih mendalam melalui mutasi terarah pada gen pengode KatG. Mutan katG T1310C, G1481A, T1553C, dan A1660G telah diperoleh melalui mutagenesis terarah. Ekspresi katG mutan hasil mutagenesis terarah menghasilkan KatG mutan Leu437Pro, Gly494Asp, Ile518Thr, dan Lys554Glu. Keempat KatG mutan tersebut telah berhasil dimurnikan. Karakterisasi sifat spektroskopi semua KatG mutan murni menunjukkan lingkungan heme yang serupa dengan lingkungan heme KatG tipe alami. Namun, aktivitas keempat KatG mutan menurun dibandingkan aktivitas KatG tipe alami. Efisiensi katalitik (kcat/KM) katalase KatG mutan Leu437Pro, Gly494Asp, Ile518Thr, dan Lys554Glu masing-masing menurun sebesar 2,1; 10; 6,1; dan 2,2 kali lipat, dibandingkan dengan kcat/KM KatG tipe alami. Sementara itu, efisiensi katalitik peroksidase turun hingga 60, 45, 40, dan 30% masing-masing untuk KatG mutan Leu437Pro, Gly494Asp, Ile518Thr, dan Lys554Glu. Bahkan, kemampuan untuk mengaktifkan INH melalui pembentukan senyawa kompleks IN-NAD juga menurun hingga 22, 78, 78, dan 57%, masing-masing untuk KatG mutan Leu437Pro, Gly494Asp, Ile518Thr, dan Lys554Glu. Perbandingan struktur KatG tipe alami dan model struktur KatG mutan menghasilkan nilai root mean square deviations (RMSD) untuk semua atom sebesar 0,548 Å. Hasil ini menunjukkan bahwa struktur KatG mutan memiliki pelipatan yang mirip dengan struktur KatG tipe alami. Hasil pemodelan struktur menunjukkan KatG mutan Leu437Pro dan Gly494Asp mengalami perubahan cukup signifikan di sekitar residu yang dimutasi, dan beberapa perubahan konformasi pada domain ujung-C. Sedangkan KatG mutan Ile518Thr dan Lys554Glu tidak mengalami perubahan signifikan di sekitar residu yang dimutasi, namun terjadi juga perubahan di beberapa bagian domain ujung-C. Selain perubahan pada domain ujung-C, substitusi asam amino pada keempat KatG mutan memicu terjadinya perubahan pada residu-residu penting pada domain ujung-N, yaitu Asp137, Ser315, dan Arg418. Residu-residu ini berperan penting dalam aktivitas katalase KatG dan aktivasi INH. Oleh karena itu, perubahan struktur pada domain ujung-N diduga menjadi penyebab turunnya aktivitas KatG mutan. Mutasi tunggal residu asam amino lestari (Leu437Pro, Gly494Asp, Ile518Thr, dan Lys554Glu) pada domain ujung-C KatG menurunkan efisiensi katalitik katalase dan peroksidase, serta kemampuannya dalam mengaktifkan prodrug INH. Analisis kinetika dan studi pemodelan struktur menunjukkan bahwa semua KatG mutan memiliki peran penting untuk struktur dan fungsi KatG. Residu Gly494 yang sangat lestari mungkin memiliki peran yang paling penting daripada tiga residu asam amino lainnya (Leu437, Ile518, dan Lys554). Oleh karena itu, Gly494 diusulkan sebagai residu asam amino yang paling penting untuk pelipatan struktur dan aktivitas KatG, khususnya untuk aktivitas katalase dan aktivasi INH. Pada pengembangan penelitian selanjutnya perlu dibuat struktur kristal mutan-mutan KatG untuk membuktikan bahwa residu asam amino lestari berfungsi untuk membantu pelipatan KatG dan/atau memiliki efek domino terhadap residu asam amino penting untuk katalisis KatG. Selain itu, juga perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang struktur KatG mutan menggunakan pendekatan lain