PENGARUH MODIFIKASI KIMIA TERHADAP TITIK ISOELEKTRIK (pi) ENZIM HASIL MODIFIKASI

Transkripsi

1 J. Sains MIPA, Desember 211, Vol. 17, No. 3, Hal.: ISSN PENGARUH MODIFIKASI KIMIA TERHADAP TITIK ISOELEKTRIK (pi) ENZIM HASIL MODIFIKASI Yandri A.S. Jurusan Kimia FMIPA, Universitas Lampung Jl. Sumatri Brojonegoro 1 Bandar Lampung yandrias@unila.ac.id ABSTRACT The objective of the research is to study the effect of chemical modification toward isoelectric point on the modified enzymes by the use of cyanuric chloride polyethylene glycol (CC-PEG) and p- nitrophenolcarbonate-polyethylene glycol (NPC-PEG). The results showed that the modified enzyme with CC- PEG with modification degrees of 23, 63, and 67% had isoelectric point 6.5 ; 6. ; and 6. respectively. The modified enzyme with NPC-PEG with modification degrees of 56, 76, and 89% had the same isoelectric point at 6.. The purified enzyme had isoelectric point at 7.. All modified enzymes with CC-PEG and NPC- PEG have decreased their isoelectric point than those of unmodified enzyme. Key words: isoelectric point, chemical modification, Bacillus subtilis ITBCCB148 ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh modifikasi kimia terhadap titik isoelektrik enzim hasil modifikasi menggunakan sianurat klorida polietilenglikol (CC-PEG) dan nitrofenol karbonat polietilenglikol (NPC-PEG). Hasil penelitian menunjukkan, enzim hasil modifikasi dengan CC-PEG dengan derajat modifikasi 23, 63, dan 67% mempunyai pi berturut-turut 6,5 ; 6, ; dan 6,.. Sedangkan enzim hasil modifikasi dengan NPC-PEG dengan derajat modifikasi 56; 76; dan 89% mempunyai pi yang sama yaitu 6,. Enzim hasil pemurnian mempunyai pi pada 7,. Semua enzim hasil modifikasi dengan CC-PEG dan NPC-PEG mengalami penurunan titik isoelektrik dibandingkan dengan enzim hasil pemurnian. Kata kunci: titik isoelektrik, modifikasi kimia, Bacillus subtilis ITBCCB PENDAHULUAN Titik isoelektrik merupakan data yang sangat penting diketahui untuk proses pemurnian suatu protein. Jika titik isoelektrik (pi) sutu protein sudah diketahui maka strategi awal pemisahan dapat dengan mudah dikembangkan. Pada keadaan lain, bila informasi mengenai titik isoelektrik suatu protein tidak diketahui, beberapa percobaan pendahuluan menggunakan kromatografi penukar ion dapat dilakukan untuk mendapatkan titik isoelektrik protein tersebut, yang dapat digunakan untuk proses pemisahan berikutnya. Pemisahan dan pemurnian menggunakan kromatografi penukar ion pada prinsipnya sama dengan isoelectric focusing berdasarkan pada perbedaan dalam sifat ionik dari permukaan asam amino. Residu arginin, histidin, dan lisin yang terpapar ke permukaan biasanya bermuatan positif pada netral. Sehingga pada yang diberikan, protein akan mempunyai muatan netto keseluruhan. Pada yang lebih rendah, muatan netto akan lebih positif, dan pada yang lebih tinggi, muatan netto akan lebih negatif. Pada yang muatan positif sama dengan muatan negatif (muatan nettonya nol) disebut titik isoelektrik protein (pi). Untuk kromatografi penukar ion, aturan yang baik untuk pemisahan protein yang titik isoelektriknya diketahui adalah memilih kerja yaitu dengan jarak satu satuan dari pi protein 1). Titik isoelektrik suatu protein dapat juga digunakan untuk meramalkan perubahan yang terjadi akibat proses modifikasi, terutama modifikasi terhadap residu lisin yang terpapar ke permukaan 2), yang banyak mempengaruhi muatan dari protein tersebut dan secara langsung berpengaruh terhadap titik isoelektrik protein tersebut. Semakin banyak residu lisin yang FMIPA Universitas Lampung

2 J. Sains MIPA, Desember 211, Vol. 17, No. 3 mengalami modifikasi, akan mempengaruhi muatan protein secara keseluruhan dan akan mempengaruhi titik isoelektrik protein tersebut. Pada penelitian ini enzim -amilase hasil pemurnian dari bakteri lokal Bacillus subtilis ITBCCB148 yang dimodifikasi menggunakan PEG teraktivasi yaitu CC-PEG dan NPC-PEG dipelajari pengaruh modifikasi kimia terhadap titik isoelektriknya. Untuk mencapai tujuan tersebut perlu dilakukan pemurnian enzim, sehingga diperoleh enzim dengan tingkat kemurnian yang tinggi, kemudian enzim hasil pemurnian dimodifikasi menggunakan CC-PEG dan NPC-PEG. Enzim hasil modifikasi dan tanpa modifikasi ditentukan isoelektriknya. 2. METODE PENELITIAN 2.1. Bahan dan Alat yang Digunakan Enzim -amilase yang akan digunakan dalam penelitian ini diperoleh dengan mengisolasi dan memurnikan dari bakteri lokal Bacillus subtilis ITBCCB148 3). Bahan kimia yang digunakan mempunyai derajat proanalisis. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: Spektrofotometer UV-Visible Shimadzu; Mikropipet Socorex; Oven Memmert-Germany; Neraca analitis Sartorius-Germany; meter Fisher- Canada; Magnetic stirrer NUOVA II-USA Prosedur Penelitian Tahapan penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut: Pemurnian enzim dan modifikasi kimia enzim hasil pemurnian dengan menggunakan CC-PEG dan NPC-PEG 4,5). Enzim hasil pemurnian dan hasil modifikasi ditentukan isoelektriknya 6). 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Penentuan Titik isoelektrik enzim hasil pemurnian dan enzim hasil modifikasi Penentuan pi enzim hasil pemurnian dan enzim hasil modifikasi dilakukan dengan menentukan kondisi yang sesuai untuk enzim agar dapat menukar counter ion atau kondisi enzim tidak dapat menukar counter ion. Untuk mendapatkan kondisi tersebut enzim dielusi pada penukar anion (DEAE) dan penukar kation (CMC) pada berbagai. Aktivitas enzim ditentukan untuk masing-masing yang digunakan Titik isoelektrik enzim hasil pemurnian Grafik pada Gambar 1 menunjukkan enzim -amilase hasil pemurnian mempunyai titik isoelektrik (pi) pada 7,. Karakterisasi enzim hasil pemurnian menggunakan matriks penukar anion (DEAE-Selulosa) menunjukkan enzim ini dapat menukar counter ion dengan baik pada 9,. Sedangkan pada karakterisasi menggunakan matriks penukar kation (CM-Selulosa), enzim hasil pemurnian mampu dengan baik menukar counter ion pada 5,. Data penentuan pi enzim hasil pemurnian berdasarkan aktivitas enzim yang lepas menunjukkan enzim ini mempunyai pi pada 7,. 211 FMIPA Universitas Lampung 93

3 Yandri A.S. Pengaruh Modifikasi Kimia terhadap Titik Isoelektrik ,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 % Aktivitas (DEAE) % Aktivitas (CMC) Gambar 1. Hubungan antara dengan aktivitas (%) enzim hasil pemurnian, untuk penentuan pi. Titik isoelektrik enzim hasil pemurnian ditentukan pada DEAE-selulosa dan CM-selulosa yang dielusi dengan berbagai 3.3. Titik isoelektrik enzim hasil modifikasi dengan CC-PEG Berdasarkan Gambar 2, 3, dan 4 enzim hasil modifikasi dengan CC-PEG mempunyai pi sebagai berikut: CC-PEG 23% mempunyai pi pada 6,5; CC-PEG 63% pada 6,; dan CC-PEG 67% pada 6, % Aktivitas (C M C ) % Aktivitas (D E AE) Gambar 2. Hubungan antara dengan aktivitas (%) enzim hasil modifikasi (CC-PEG 23%), untuk yang dielusi dengan berbagai FMIPA Universitas Lampung

4 J. Sains MIPA, Desember 211, Vol. 17, No Gambar 3. Hubungan antara dengan aktivitas (%) enzim hasil modifikasi (CC-PEG 63%), untuk yang dielusi pada berbagai Gambar 4. Hubungan antara dengan aktivitas (%) enzim hasil modifikasi (CC-PEG 67%), untuk yang dielusi dengan berbagai Grafik pada Gambar di atas menunjukkan semua enzim hasil modifikasi dapat menukar counter ion dengan baik pada 9,. yang diperoleh pada tersebut sangat kecil dibandingkan dengan aktivitas tertinggi. enzim hasil modifikasi yang tidak dapat menukar counter ion pada 9, 211 FMIPA Universitas Lampung 95

5 Yandri A.S. Pengaruh Modifikasi Kimia terhadap Titik Isoelektrik adalah: 7 untuk CC-PEG 23%; 5,7 untuk CC-PEG 63%; dan 2,3 untuk CC-PEG 67%. Sedangkan pada 5, semua enzim hasil modifikasi tidak dapat menukar counter ion dengan baik. enzim yang tidak dapat menukar counter ion pada 5, adalah: 94,1 untuk CC-PEG 23%; 94,4 untuk CC-PEG 63%; dan 95,3 untuk CC-PEG 67%. Enzim hasil pemurnian dapat menukar counter ion dengan baik pada 5,. Dari data ini dapat diperkirakan telah terjadi perubahan pada enzim hasil modifikasi dengan CC-PEG dibandingkan dengan enzim hasil pemurnian Titik isoelektrik enzim hasil modifikasi dengan NPC-PEG Grafik penentuan pi enzim hasil modifikasi dengan NPC-PEG dapat dilihat pada Gambar 5, 6, dan 7. Grafik pada Gambar 5, 6, dan 7 di bawah menunjukkan enzim hasil modifikasi dengan NPC-PEG dengan derajat modifikasi 56%, 76%, dan 89% mempunyai harga pi yang sama, yaitu pada 6,. Gambar tersebut juga menunjukkan semua enzim hasil modifikasi dapat menukar counter ion dengan baik pada 9,. Aktivitas yang diperoleh pada tersebut sangat kecil dibandingkan dengan aktivitas tertinggi. Aktivitas enzim hasil modifikasi yang tidak dapat menukar counter ion pada 9, adalah: 4,3% untuk NPC-PEG 56%; 3,9% untuk NPC-PEG 76%; dan 2,8% untuk NPC-PEG 89% Gambar 5. Hubungan antara dengan aktivitas (%) enzim hasil modifikasi (NPC-PEG 56%), untuk yang dielusi dengan berbagai Sedangkan pada 5, semua enzim hasil modifikasi tidak dapat menukar counter ion. Aktivitas enzim yang tidak dapat menukar counter ion pada 5, adalah: 8,6% untuk NPC-PEG 56%; 84,2% untuk NPC-PEG 76%; dan 85% untuk NPC-PEG 89%. Dari data ini juga dapat diperkirakan telah terjadi perubahan pada enzim hasil modifikasi dengan NPC-PEG dibandingkan dengan enzim hasil pemurnian. Dari data penentuan pi enzim hasil modifikasi dengan CC-PEG dan NPC-PEG menunjukkan semua enzim hasil modifikasi dapat mengusir counter ion dengan baik pada 9, menggunakan penukar anion DEAE-selulosa, hasil ini sama dengan enzim hasil pemurnian. Sedangkan pada penukar kation CM-selulosa semua enzim hasil modifikasi tidak dapat mengusir counter ion pada 5,; hal ini menunjukkan telah terjadi perubahan pada enzim hasil modifikasi dibandingkan dengan enzim hasil pemurnian. Enzim hasil modifikasi tidak dapat mengusir counter ion pada 5, menunjukkan terjadinya perubahan pada muatan enzim hasil modifikasi khususnya residu lisin yang banyak memberikan muatan positif pada protein. Pada proses modifikasi residu lisin akan berikatan dengan PEG teraktivasi sehingga muatan protein pada 5, tidak terlalu positif dan tidak dapat mengusir counter ion. Data ini mendukung hasil yang diperoleh pada proses penentuan derajat modifikasi menggunakan TNBS 7) yang menunjukkan telah terjadi modifikasi pada protein hasil pemurnian dengan PEG teraktivasi dengan berkurangnya residu lisin bebas pada enzim hasil modifikasi FMIPA Universitas Lampung

6 J. Sains MIPA, Desember 211, Vol. 17, No Gambar 6. Hubungan antara dengan aktivitas (%) enzim hasil modifikasi (NPC-PEG 76%), untuk yang dielusi dengan berbagai Gambar 7. Hubungan antara dengan aktivitas (%) enzim hasil modifikasi (NPC-PEG 89%), untuk yang dielusi dengan berbagai 211 FMIPA Universitas Lampung 97

7 Yandri A.S. Pengaruh Modifikasi Kimia terhadap Titik Isoelektrik 4. KESIMPULAN Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa modifikasi kimia menggunakan PEG teraktivasi yaitu CC-PEG dan NPC-PEG menyebabkan penurunan titik isoelektrik dibandingkan dengan enzim hasil pemurnian. DAFTAR PUSTAKA 1. Bollag, D. M., Rozycki, M. D., Edelstein, S. J.,1996, Protein Methods, John Wiley & Sons, Inc., Publication, New York, 91-93; Janecek, S., 1993, Strategies for obtaining stable enzymes, Process Biochem., 28, Yandri, A.S., Kosasih, P., Soetijoso, S., Muliawati, S., 2, Isolasi, pemurnian dan karakterisasi enzim -amilase termostabil dari bakteri lokal Bacillus sp. B. 148, Prosiding Kimia Bersama ITB-UKM Keempat, Bandung, Yandri, A.S., Kosasih, P., Soetijoso, S., Muliawati S., 23, Modifikasi kimia enzim -amilase dari bakteri lokal Bacillus sp. B. 148 dengan sianurat klorida polietilenglikol, J. Sains Tek., 9 (1), Yandri, A.S., 24, Modifikasi kimia enzim -amilase dari bakteri lokal Bacillus sp. B. 148 dengan nitrofenol karbonat polietilen-glikol, Prosiding Seminar Nasional, Bandar Lampung, Lampson, G.P. and Tytell, A.A., 1965, A simple methods for estimating isoelectric points, Anal. Biochem., 11, Synder, S.L. and Sobocinski, P.Z., 1975, An improved 2,4,6-trinitrobenzenesulfonic acid method for the determination of amines, Anal. Biochem., 64, FMIPA Universitas Lampung