Perpustakaan Digital ITB

Penelitian ini fokus pada metode perhitungan potensial reduksi dari enzim jenis oxidoreductase. Enzim yang dikaji adalah enzim Glucose oxidase (GOx) yang memiliki ligan FAD (flavin adenine nucleotide) sebagai ligan sekaligus sisi aktif tempat reaksi redoks berlangsung. Potensial reduksi dihitung dengan menggunakan pendekatan siklus Born-Haber untuk reaksi reduksi. Skema perhitungan potensial reduksi melibatkan perhitungan energi bebas dan energi solvasi untuk spesi teroksidasi dan tereduksi dari enzim. Spesi teroksidasi didefinisikan sebagai molekul netral dan spesi tereduksi didefinisikan sebagai molekul anion radikal. Reaksi redoks yang dikaji hanya fokus pada penangkapan 1 elektron oleh FAD sehingga menghasilkan anion radikal FAD. Data eksperimen menunjukkan bahwa reaksi reduksi ini memiliki potensial reduksi sebesar -0.200 ± 0.010 V. Data ini digunakan untuk pembanding hasil perhitungan dan penentuan tingkat akurasi perhitungan. Pada penelitian ini dipilih bagian kecil dari enzim GOx yang dianggap dapat merepresentasikan aktivitas redoks. Hal ini dilakukan untuk mengetahui peranan ukuran model perhitungan terhadap akurasi perhitungan. Terdapat 3 model perhitungan yang digunakan, yaitu molekul lumichrome, molekul FAD, dan enzim GOx tersimplifikasi yang terdiri dari molekul FAD ditambah beberapa residu di sekitar sisi aktif. Selain ukuran sistem perhitungan, beberapa variabel perhitungan yang meliputi level teori, himpunan basis, dan fungsi difusi pada himpunan basis juga dianalisis tingkat kontribusinya. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa fungsi difusi pada himpunan basis memberikan kontribusi terbesar pada akurasi perhitungan. Nilai potensial reduksi untuk perhitungan dengan melibatkan fungsi difusi, yaitu -0.749 ± 0.107 V, i paling mendekati hasil eksperimen dibandingkan perhitungan dengan metode yang lain. Hasil ini berkaitan dengan keterlibatan molekul anion pada skema perhitungan dimana distribusi kerapatan elektronnya dapat direpresentasikan dengan baik melalui fungsi difusi. Analisis terhadap ukuran model perhitungan menunjukkan bahwa ukuran sistem sangat mempengaruhi akurasi perhitungan. Semakin besar ukuran sistem, semakin akurat perhitungan yang dilakukan. Potensial reduksi untuk sistem enzim GOx tersimplifikasi memiliki nilai yang paling mendekati nilai eksperimen, yaitu -1.017 ± 0.265 V. Hasil ini berkaitan dengan interaksi elektrostatik pada area di luar sisi aktif yang tidak bisa diabaikan.