PERUBAHAN KONFORMASI STRUKTUR 3D LIPASE PPD2 DENGAN METODE SIMULASI PADA ph KONSTAN EGIDEA PUTI DEVINA

Transkripsi

1 PERUBAHAN KONFORMASI STRUKTUR 3D LIPASE PPD2 DENGAN METODE SIMULASI PADA ph KONSTAN EGIDEA PUTI DEVINA DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2017

2

3 PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA* Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Perubahan Konformasi Struktur 3D Lipase PPD2 dengan Metode Simulasi pada ph Konstan adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Juli 2017 Egidea Puti Devina NIM G

4 ABSTRAK EGIDEA PUTI DEVINA. Perubahan Konformasi Struktur 3D Lipase PPD2 dengan Metode Simulasi pada ph Konstan. Dibimbing oleh SETYANTO TRI WAHYUDI dan LAKSMI AMBARSARI. Lipase PPD2 adalah lipase yang telah diisolasi dari sumber mata air pada Gunung Papandayan, Garut, Jawa Barat. Lipase PPD2 memiliki aktivitas optimum pada ph 9 dan suhu 70 C. Pada penelitian ini dilakukan simulasi dinamika molekul menggunakan metode ph konstan pada pelarut eksplisit untuk mendapatkan residu asam amino yang bertanggung jawab terhadap perubahan struktur lipase PPD2. Simulasi dinamika molekul dilakukan pada ph 7, 8, 9, 10, dan 11 selama 100 ns. Dari penelitian ini diperoleh 7 pasangan jembatan garam yang mempengaruhi struktur lipase PPD2 ditinjau dari energi elektrostatik dan 17 residu asam amino yang mempengaruhi kestabilan struktur lipase PPD2 ditinjau dari kurva deprotonasi. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa lipase PPD2 bekerja optimum pada ph 9 dan belum mengalami kerusakan struktur (denaturasi) pada ph 7, 8, 10, dan 11. Kata kunci: ph konstan, lipase PPD2, pelarut eksplisit, perubahan konformasi, simulasi dinamika molekul ABSTRACT EGIDEA PUTI DEVINA. Conformational Change in the 3D Structure of PPD2 Lipase Using Simulation Method at Constant ph. Supervised by SETYANTO TRI WAHYUDI and LAKSMI AMBARSARI. PPD2 lipase is a lipase that has been isolated from a spring on Mount Papandayan, Garut, West Java. PPD2 lipase has an optimum activity at ph 9 and temperature 70 C. In this research, molecular dynamics simulation using constant ph method in explicit solvent to obtain amino acid residues that responsible for structural changes in PPD2 lipase. Molecular dynamics simulations were performed at ph 7, 8, 9, 10, and 11 for 100 ns. From this research obtained 7 pairs of salt bridges that affect the structure of PPD2 lipase in terms of electrostatic energy and 17 amino acid residues that affect the stability of the PPD2 lipase structure in terms of protonation curves. The result also show that PPD2 lipase has an optimum activity at ph 9 and has not yet experienced structural damage (denaturation) at ph 7, 8, 10 and 11. Keywords: conformational change, constant ph, explicit solvent, molecular dynamics simulation, PPD2 lipase

5 PERUBAHAN KONFORMASI STRUKTUR 3D LIPASE PPD2 DENGAN METODE SIMULASI PADA ph KONSTAN EGIDEA PUTI DEVINA Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Fisika DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2017

6

7

8 PRAKATA Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia- Nya, penulis dapat menyelesaikan penelitian dan karya ilmiah yang berjudul Perubahan Konformasi Struktur 3D Lipase PPD2 dengan Metode Simulasi pada ph Konstan. Karya ilmiah ini disusun sebagai salah satu syarat memperoleh gelar sarjana di Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor. Penulis mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah membantu dalam penyusunan karya ilmiah ini. Terima kasih kepada Bapak Dr Setyanto Tri Wahyudi dan Ibu Dr Laksmi Ambarsari selaku pembimbing skripsi yang selalu memberikan semangat dan motivasi serta wawasan dan bimbingannya kepada penulis. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada kedua orang tua, keluarga,dan teman-teman terdekat, atas segala doa, kasih sayang, dan motivasinya. Kepada seluruh dosen dan staff Departemen Fisika yang selalu membantu selama masa perkuliahan dan rekan-rekan mahasiswa fisika angkatan 50 serta civitas akademika fisika lainnya yang telah membantu selama ini Semoga karya ilmiah ini bermanfaat. Bogor, Juli 2017 Egidea Puti Devina

9 DAFTAR ISI DAFTAR TABEL x DAFTAR GAMBAR x DAFTAR LAMPIRAN xi PENDAHULUAN 1 Latar Belakang 1 Perumusan Masalah 1 Tujuan Penelitian 1 Manfaat Penelitian 2 TINJAUAN PUSTAKA 2 Lipase 2 Simulasi Dinamika Molekul 3 Fungsi Energi Potensial 3 ph Konstan 5 METODE 5 Waktu dan Tempat 5 Bahan 5 Alat 6 Prosedur Penelitian 6 HASIL DAN PEMBAHASAN 9 Nilai RMSD 9 Struktur Sekunder Lipase PPD2 15 Nilai Derajat Ionisasi Asam Amino Lipase PPD2 15 Nilai RMSF 15 Energi Van der Waals 15 Energi Elektrostatik 15 SIMPULAN DAN SARAN 29 Simpulan 29 Saran 30 DAFTAR PUSTAKA 30 LAMPIRAN 32 RIWAYAT HIDUP 35

10 DAFTAR TABEL 1 Nama residu asam amino dan nilai pka yang diprotonasi 6 2 Prediksi nilai pka asam amino lipase PPD2 pada ph 7, 8, 9, 10, dan Nilai RMSF (Å) residu terprotonasi pada ph 7, 8, 9, 10, dan DAFTAR GAMBAR 1 Struktur 3D lipase PPD2.pdb pada Visual MolecularDynamics Program (VMD) 2 2 Nilai probability terhadap RMSD (Å) selama 100 ns 9 3 Perubahan nilai RMSD (Å) selama 100 ns 10 4 Perubahan struktur sekunder pada (a) ph 7 (b) ph 8 (c) ph 9 (d) ph 10 (e) ph 11 selama 100 ns 11 5 Kurva deprotonasi 17 residu asam amino lipase PPD2 terprotonasi pada ph 7, 8, 9, 10, dan Nilai RMSF (Å) pada residu asam amino PPD Perubahan nilai energi van der Waals (kcal/mol) selama 100 ns 17 8 Perubahan nilai energi elektrostatik (kcal/mol) selama 100 ns 18 9 Perubahan energi elektrostatik dan posisi residu pasangan jembatan garam Glu149-Arg134 pada (a) ph 7 (b) ph 8 (c) ph 9 (d) ph 10 (e) ph Perubahan energi elektrostatik dan posisi residu pasangan jembatan garam Glu381-Arg4 pada (a) ph 7 (b) ph 8 (c) ph 9 (d) ph 10 (e) ph Perubahan energi elektrostatik dan posisi residu pasangan jembatan garam Asp222-Lys185 pada (a) ph 7 (b) ph 8 (c) ph 9 (d) ph 10 (e) ph Perubahan energi elektrostatik dan posisi residu pasangan jembatan garam Glu38-Arg21 pada (a) ph 7 (b) ph 8 (c) ph 9 (d) ph 10 (e) ph Perubahan energi elektrostatik dan posisi residu pasangan jembatan garam Glu250-Arg330 pada (a) ph 7 (b) ph 8 (c) ph 9 (d) ph 10 (e) ph Perubahan energi elektrostatik dan posisi residu pasangan jembatan garam Asp166-Lys329 pada (a) ph 7 (b) ph 8 (c) ph 9 (d) ph 10 (e) ph Perubahan energi elektrostatik dan posisi residu pasangan jembatan garam Asp311-Arg274 pada (a) ph 7 (b) ph 8 (c) ph 9 (d) ph 10 (e) ph 11 28

11 DAFTAR LAMPIRAN 1 Grafik perubahan energi hasil minimisasi sistem selama tahap preparasi sistem 32 2 Grafik perubahan suhu hasil pemanasan sistem selama tahap preparasi sistem 32 3 Grafik perubahan densitas hasil ekuilibrasi sistem selama tahap preparasi sistem 33 4 Grafik perubahan suhu hasil ekuilibrasi sistem selama tahap preparasi sistem 33 5 Kurva deprotonasi 23 residu asam amino lipase PPD2 terprotonasi pada ph 7, 8, 9, 10, dan 11 34

12

13 PENDAHULUAN Latar Belakang Seiring dengan berkembangnya teknologi, aplikasi enzim telah menempati posisi yang penting pada bidang industri. Keuntungan menggunakan enzim cukup banyak antara lain meningkatkan kualitas dari produk yang dihasilkan dan mengurangi dampak buruk untuk lingkungan secara signifikan 1. Namun penggunaan enzim juga memiliki beberapa kekurangan, diantaranya membutuhkan biaya yang mahal untuk proses isolasi dan pemurnian enzim, ketidakstabilan struktur enzim jika diisolasi dari lingkungan asalnya, dan membutuhkan keadaan yang optimum untuk bekerja maksimal 2. Enzim merupakan bagian dari protein yang mengkatalisis reaksi-reaksi kimia. Enzim juga merupakan protein katalisator yang memiliki spesifitas terhadap reaksi yang dikatalisis dan molekul yang menjadi substratnya. Aktivitas enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu konsentrasi, substrat, suhu dan ph 3. Selain aktivitas, keadaan ph juga mempengaruhi struktur, fungsi, dan dinamika dari enzim yang merupakan sebuah biomolekul. Pengaruh ph terjadi melalui interaksi elektrostatik, yaitu salah satu gaya paling kuat dalam tingkat molekuler dan dapat berpengaruh secara langsung terhadap struktur molekul 4. Saat ini, pengamatan terhadap perubahan struktur protein dapat dilakukan secara komputasi melalui simulasi dinamika molekul. Simulasi dinamika molekul merupakan salah satu teknik yang digunakan dalam mempelajari struktur protein memanfaatkan prinsip mekanika klasik. Prinsip simulasi dinamika molekul adalah menjadikan perubahan koordinat atom sebagai fungsi dari waktu dan menghitung pergerakan atom-atom yang ada di dalam molekul 5. Lintasan protein selama simulasi ditentukan dari koordinat awal dan suhu tiap atom 6. Pada penelitian ini akan dilakukan simulasi dinamika molekul untuk mendapatkan asam amino yang bertanggung jawab terhadap perubahan struktur lipase menggunakan metode ph konstan yang ditinjau dari interaksi elektrostatik. Perumusan Masalah 1. Mengapa struktur lipase PPD2 optimum pada ph 9 jika dilihat secara konformasi strukturnya? 2. Bagaimana struktur lipase PPD2 pada ph 9 (optimum) dan dibawah ph 9 (ph 7-8), serta ph diatas 9 (ph 10-11)? Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah mendapatkan residu asam amino yang bertanggung jawab terhadap perubahan struktur lipase karena pengaruh ph.

14 2 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah untuk memberikan pemahaman tentang pengaruh ph terhadap perubahan struktur lipase ditinjau dari asam amino yang mempengaruhinya dan memberikan pemahaman tentang fenomena fisika, yaitu energi elektrostatik dan energi van der Waals yang terjadi pada lipase ketika mengalami perubahan kondisi ph. TINJAUAN PUSTAKA Lipase Lipase (triacyl glycerol acylhydrolases, E.C ) adalah sebuah enzim yang mengkatalis hidrolisis dari rantai panjang trigliserida. Lipase masuk ke dalam salah satu kelompok biokatalis yang paling penting untuk aplikasi industri dan bioteknologi. Lipase pertama kali ditemukan di dalam pankreas oleh J.Eberle tahun 1834 dan C.I.Bernard tahun Lipase merupakan enzim yang unik dalam mengkatalis hidrolisis dari lemak menjadi asam lemak dan gliserol di antarmuka antara minyak dan air (lipid-water interface) 8. Lipase merupakan protein berbentuk globular yang dapat larut dalam air dengan nilai massa molekul relatif (Mr) sebesar Dalton atau setara dengan g mol -1. Rangkaian asam amino dari lipase telah diketahui. Karakteristik yang dimiliki oleh lipase yaitu mudah diserap oleh antarmuka antara minyak dan air, dimana selanjutnya terjadi hidrolisis, dan berada pada nilai yang lebih tinggi dari substrat yang dapat larut dalam air (water-soluble substrate) 9. Reaksi yang dikatalis oleh enzim lipase pada lingkungan alaminya (fisiologis) adalah hidrolisis trigliserida menjadi digliserida, monogliserida, asam lemak, dan gliserol 10. Gambar 1 Struktur 3D lipase PPD2.pdb pada Visual MolecularDynamics Program (VMD) Lipase yang digunakan pada penelitian ini berupa file PDB yaitu PPD2.pdb yang merupakan struktur enzim dalam bentuk data koordinat struktur kristal 3D. Struktur kristal lipase PPD2.pdb diperoleh dari hasil prediksi struktur 3D dengan menggunakan metode homologi. Cetakan yang digunakan adalah lipase T1 dengan kode PDB 2DSN. Lipase PPD2.pdb mempunyai struktur sekunder yang

15 terdiri dari 134 α-helix, 53 β-sheet, 80 coil, 94 turn, helix, dan 5 isolated bridge. Pada tampilan 3D lipase PPD2.pdb, α-helix ditunjukkan dengan warna ungu, β-sheet ditunjukkan dengan warna kuning, coil ditunjukkan dengan warna putih, turn ditunjukkan dengan warna biru muda (cyan), 3-10 helix ditunjukkan dengan warna biru tua, dan isolated bridge dengan warna hijau (Gambar 1). Kerja lipase sebagai enzim dipengaruhi oleh lingkungan. Salah satu lingkungan yang berpengaruh terhadap kerja enzim adalah ph. Setiap enzim pada dasarnya memiliki ph optimum yang berkisar antara Pada kisaran ph tersebut enzim mempunyai kestabilan yang tinggi 11. Jika medium enzim sangat asam atau sangat basa, maka enzim akan mengalami inaktivasi 12. Enzim memiliki konstanta disosiasi pada gugus asam ataupun gugus basa terutama pada residu terminal karboksil dan asam aminonya. Namun pada suatu reaksi kimia, ph suatu enzim tidak diizinkan untuk terlalu asam maupun terlalu basa karena akan menurunkan kecepatan reaksi dengan terjadinya denaturasi 11. Simulasi Dinamika Molekul Simulasi dinamika molekul pertama kali dimunculkan kembali oleh Alder dan Wainwright sekitar akhir tahun 1950 sampai dengan awal tahun Simulasi ini merupakan sebuah metode yang dapat digunakan untuk memprediksi sifat statik maupun dinamik yang diturunkan secara langsung dari interaksi ditingkat atom atau molekul. Pada penggunaan metode simulasi dinamika molekul ini perlu ditentukan model energi potensial yang mengatur hubungan antara atom atau molekul yang saling berinteraksi dalam sistem. Hasil energi potensial tersebut dapat digunakan untuk menentukan gaya-gaya yang mempengaruhi dinamika sistem 14. Simulasi dinamika molekul didasarkan pada perubahan waktu dari partikel saling berinteraksi yang diikuti oleh persamaan gerak Newton sebagai berikut: F i = m i d 2 r i (t) dt 2, (1) dimana r i (t) = (x i (t), y i (t), z i (t)) merupakan vektor posisi dari partikel ke-i dan F i merupakan gaya yang bekerja pada partikel ke-i pada waktu t dan m i adalah massa dari partikel 13. Fungsi Energi Potensial Fungsi energi potensial digunakan untuk mendefinisikan gaya-gaya yang bekerja pada atom individual pada keadaan energi terendah yang diberikan oleh force field (medan gaya). Energi potensial dapat dipengaruhi oleh interaksi internal dan eksternal. Interaksi internal didefinisikan sebagai interaksi kovalen antar atom yang disebut sebagai interaksi ikatan, meliputi uluran ikatan, sudut ikatan, dan sudut dihedral. Interaksi eksternal meliputi non-kovalen atau nonikatan. Jenis interaksi non-ikatan yang dapat mengakibatkan perubahan energi potensial adalah interaksi elektrostatik (potensial Coulomb) dan interaksi van der Waals (potensial Lennard-Jones) 15. Fungsi energi potensial untuk simulasi dinamika molekular dituliskan dengan persamaan berikut. 3

16 4 U(r 1,, r N ) = a i 2 (l i l i0 ) 2 Bonds + b i 2 (θ i θ i0 ) 2 Angles + c i 2 [1 + cos(nω i γ i )] Torsion + 4ε ij [( σ ij Atom pairs 12 ) r ij ( σ 6 ij ) r ij ] + k q iq j r ij Atom pairs (2) dimana tiga suku pertama dari persamaan diatas masing-masing menunjukkan seluruh ikatan, sudut, dan sudut torsi yang merupakan struktur kovalen dari sistem.. Dua suku terakhir dari persamaan menunjukkan pasangan atom (atau daerah yang ditempati oleh titik bermuatan q i ), yang dpisahkan oleh jarak r ij= r i r j dan tidak berikatan secara kimia 13. Jika ditinjau dari sudut pandang fisika, dua suka pertama menggambakan energi perubahan panjang ikatan l i dan sudut ikatan θ i dari masing-masing nilai keseimbangannya yaitu l i0 dan θ i0. Bentuk harmonis dari suku ini (dengan konstanta gaya a i dan b i ) dapat memastikan struktur kimia yang tepat dan mencegah terjadinya perubahan bentuk kimia seperti ikatan yang rusak atau lepas. Suku ketiga menjelaskan rotasi disekitar ikatan kimia yang dikarakterisasi dengan energi periodik ( n mendefinisikan periodik dan c i mendefinisikan tinggi dari rotasi). Suku keempat menjelaskan gaya interatomik tolakan dan tarikan (disperse) van der Waals dalam potensial Lennard-Jones dan suku terakhir adalah potensial elektrostatik Coulomb 13. Interaksi van der Waals ditunjukkan oleh potensial Lennard-Jones dengan persamaan: U (Rij ) = 4εij [( r ij 12 0 ) r ij ( r ij 6 0 ) ] (3) r ij dimana suku pertama dari persamaan diatas digunakan untuk mencatat peningkatan tolakan karena awan elektron dari atom yang overlap (tumpangtindih) dan suku kedua digunakan untuk mencatat penyebaran daya tarik elektron lemah yang berada diantara semua atom. r ij pada persamaan diatas menunjukkan jarak antar atom 16. Interaksi elektrostatik ditunjukkan oleh potensial Coulomb dengan persamaan: V Coulomb = k qi q j r ij (4) dimana dari persamaan diatas dapat dihasilkan interaksi tarik-menarik atau tolakmenolak bergantung kepada tanda pada muatan parsial, q i, yang telah ditetapkan untuk semua atom 5.

17 5 ph Konstan Dinamika molekular ph konstan merupakan sebuah metode yang tepat untuk model yang reaksinya bergantung terhadap ph, bahkan pada sistem dimana data secara eksperimen terbatas karena tidak ada informasi priori pada identitas dari residu yang dititrasi dan keadaan protonasi yang diperlukan. Metode dinamika molekular ph konstan telah dijalankan menggunakan dua pendekatan yang berbeda, yaitu secara diskret atau kontinu. Pada dinamika molekular ph konstan diskret, dinamika molekular dari koordinat atomik dikombinasikan dengan Monte Carlo dari keadaan protonasi. Sedangkan pada dinamika molekular ph konstan kontinu koordinat titrasi dapat diberi perlakuan sebagai keadaan campuran 17. Metode ph konstan dijalankan oleh John Mongan. Metode ini pada awalnya dijelaskan hanya dapat dijalankan pada pelarut implisit generalized Born 18. Namun saat ini metode ph konstan sudah dapat dijalankan pada pelarut eksplisit 17. Pelarut eksplisit menawarkan deskripsi yang sangat terperinci dari solvasi biomolekular. Pada pelarut eksplisit, interaksi antara pergerakan ion, pelarut, dan zat terlarut dijelaskan secara khusus dengan mekanika molekular, dimana perkiraan klasik dari energi mekanika kuantum digunakan untuk menjelaskan interaksi elektrostatik (Coulomb), interaksi van der Waals, dan interaksi kovalen (ikatan, sudut) 19. Metode ph konstan menggunakan persamaan Henderson- Hasselbach 20. ph = pk a + log [basa] (5) [asam] METODE Waktu dan Tempat Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Biofisika, Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor dimulai dari bulan November 2016 sampai bulan Mei Bahan Bahan yang digunakan pada penelitian ini berupa file PDB yang merupakan data koordinat struktur kristal 3D lipase PPD2, yaitu lipase yang telah diisolasi dari sumber mata air pada Gunung Papandayan, Garut, Jawa Barat. Lipase PPD2 memiliki berat molekul ±46 kda, memiliki total jumlah residu 417 asam amino, terdiri dari 29 sinyal peptida dan 388 gen struktural, serta bekerja optimum pada ph 9,0 dan suhu 70 C.

18 6 Alat Peralatan yang digunakan berupa perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras terdiri dari computer dengan spesifikasi Quad Core Processor (Intel Core i7), Graphic Card NVIDIA Ge Force GTX 980, dan sistem operasi LINUX Ubuntu Perangkat lunak yang digunakan untuk melakukan simulasi dan pengolahan data yaitu Assisted Model Building with Energy Refinement (AMBER) versi 16 dan AmberTools Perangkat lunak yang digunakan untuk memvisualkan struktur tiga dimensi dan perhitungan jumlah residu asam amino digunakan Visual Molecular Dynamics Program (VMD) versi Perangkat lunak lain yang digunakan untuk membuat grafik dan kurva antara lain Jupyter versi 4.3.0, Ms.Excel 2007, dan Gnuplot versi Prosedur Penelitian Preparasi Struktur dan Topologi File Input Tabel 1 Nama residu asam amino dan nilai pka yang diprotonasi. Asam Amino Aspartat Glutamat Histidin Sistein Lysin Tyrosin Nama Residu yang Diprotonasi AS4 GL4 HIP CYS LYS TYR Nilai pka Pada tahap preparasi struktur, langkah pertama yang dilakukan yaitu struktur kristal lipase yang sudah tidak memiliki molekul-molekul pengotor (hidrogen, air dan ligan) disiapkan dan disimpan dalam file PPD2.pdb. Kedua, dilakukan modifikasi terhadap nama residu dari kristal lipase PPD2.pdb dengan cara mengganti nama residu ASP menjadi AS4, GLU menjadi GL4, dan HIS menjadi HIP (Tabel 1). Keluaran hasil modifikasi disimpan dalam file PPD2-phfixed.pdb. Ketiga, penggunaan file leaprc.constph yang disimpan dalam perintah tleap.in untuk mengatur sistem yang akan digunakan dan force field yang dibutuhkan untuk metode CpHMD, serta mengatur solvation box atau kotak air yang berdimensi (16x16x16)Å sebagai pelarut untuk molekul PPD2. Langkah ini akan menghasilkan file topologi PPD2.solv10.parm7 dan file koordinat PPD2.solv10.rst7. Keempat, diperlukan perbaikan radius yang sesuai untuk pelarut eksplisit sehingga menghasilkan file topologi baru dengan menggunakan perintah cpinutil.py. Langkah ini juga dilakukan untuk memilih residu asam amino yang akan diprotonasi selama simulasi. Residu yang dipilih pada simulasi ini adalah LYS, TYR, dan CYS karena residu-residu tersebut memiliki nilai pka pada keadaan basa (>7) bersesuaian dengan pemilihan keadaan ph untuk simulasi ini yaitu ph 7, 8, 9, 10, dan 11. Perintah cpinutil.py akan menghasilkan file PPD2.solv10.cpin dan PPD2.solv10.modO.parm7.

19 Preparasi Sistem Preparasi sistem simulasi Constant ph Molecular Dynamic (CpHMD) terbagi menjadi tiga tahap, yaitu minimisasi sistem, pemanasan sistem, dan ekuilibrasi sistem. Tahap pertama yaitu minimisasi dilakukan untuk mengurangi bad-contact dan menghasilkan energi sistem yang minimum. Pada tahap ini masukan yang digunakan adalah file akhir hasil preparasi struktur yaitu PPD2.solv10.modO.parm7, PPD2.solv10.rst7, dan PPD2.solv10.cpin. Keluaran tahap ini selanjutnya dapat digunakan untuk memeriksa energi hasil minimisasi sistem dalam bentuk grafik energi terhadap waktu dengan menggunakan perintah mdout_analyzer.py pada program Amber (Lampiran 1). Tahap berikutnya yaitu pemanasan pada sistem secara perlahan dari suhu 0 hingga 300 K pada keadaan volume konstan. Masukan yang digunakan yaitu keluaran hasil minimisasi. Keluaran tahap ini selanjutnya di gambarkan dalam bentuk grafik suhu terhadap waktu untuk melihat jalannya pemanasan sistem selama simulasi (Lampiran 2). Tahap terakhir yaitu ekuilibrasi atau relaksasi yang dilakukan untuk menyeimbangkan struktur dan menstabilkan densitas terhadap gangguan termodinamika (suhu atau tekanan konstan). Masukan yang digunakan yaitu keluaran hasil pemanasan. Keluaran hasil ekuilibrasi selanjutnya digambarkan dalam bentuk grafik densitas terhadap waktu (Lampiran 3) dan grafik suhu terhadap waktu (Lampiran 4). Menjalankan Simulasi Produksi (Production Run) Pada simulasi produksi, metode dinamika molekul ph konstan pada pelarut eksplisit diaktifkan. Pada penelitian ini variasi ph yang digunakan yaitu ph 7, 8, 9, 10, dan 11. Simulasi produksi dilakukan untuk masing-masing ph dengan waktu simulasi 100 ns. Keluaran simulasi produksi berupa file koordinat dan trajektori dari lipase PPD2. Analisis Hasil Simulasi Analisis hasil simulasi dilakukan untuk mengetahui perubahan struktur lipase dengan metode CpHMD pada pelarut eksplisit pada rentang ph 7, 8, 9, 10 dan 11. Parameter yang digunakan untuk analisis yaitu RMSD, RMSF, struktur sekunder, nilai pka dan kurva deprotonasi, energi van der Waals, dan energi elektrostatik. RMSD (Root mean square deviation) adalah rata-rata pergeseran atau simpangan koordinat atom suatu struktur terhadap koordinat struktur referensi RMSD = 1 N (r i r i ref ) 2 N i=1 (6) dimana r i adalah koordinat struktur dan r i ref adalah koordinat struktur referensi 23. Root mean square fluctuation (RMSF) adalah standar deviasi dari posisi atom pada suatu trajektori terhadap struktur referensi. RMSF dapat menjelaskan fluktuasi atom dari asam amino dalam protein dan perhitungannya digunakan untuk mengamati fleksibilitas tertinggi dari atom-atom didalam protein 22. RMSF dapat juga digunakan untuk menghitung atom Cα pada tiap residu.

20 8 RMSF = (r i r i ) 2 (7) dimana r i adalah koordinat struktur 24. RMSF pada penelitian ini diolah menggunakan perangkat lunak Jupyter versi Analisis struktur sekunder dilakukan untuk melihat kestabilan struktur sekunder selama proses simulasi berlangsung yang dikarakterisasi dengan perubahan komposisi α-heliks dan β-sheet. Derajat disosiasi asam (pka) adalah ukuran kelarutan suatu asam dalam pelarut. Perhitungan pka melalui persamaan Henderson-Hasselbach (HH) seperti pada persamaan (5) 17. Hasil perhitungan nilai pka juga dapat menunjukkan residu asam amino yang terprotonasi selama simulasi. Residu asam amino yang mengalami protonasi tersebut kemudian diplot ke dalam kurva deprotonasi yaitu kurva hasil plot antara fraksi residu asam amino yang tidak terprotonasi atau fraksi deprotonasi (f d ) dengan rentang ph 7, 8, 9, 10, dan 11. Titrasi pada protein untuk setiap residu terkadang mempengaruhi kurva titrasi satu sama lain. Oleh karena itu, dilakukan penyesuaian terhadap perhitungan nilai pka melalui persamaan Hill sebagai berikut pk a = ph n log [A ] [HA] (8) dimana n adalah koefisien Hill. Dengan mengetahui persamaan fraksi deprotonasi yaitu f d = [A ] [HA] + [A ] (9) dimana f d adalah fraksi deprotonasi. Dari persamaan (8) dan persamaan (9) didapat persamaan baru yang digunakan untuk membuat kurva deprotonasi sebagai berikut 25 f d = n(pk a ph) (10) Kurva deprotonasi dianggap dapat mewakili interaksi antar muatan pada permukaan protein jika memiliki nilai koefisien Hill (n) sebesar dan nilai fraksi deprotonasi yang memiliki simpangan kecil terhadap garis kurva titrasi, semakin kecil perbedaan antara nilai fraksi deprotonasi dengan garis kurva titrasi maka kurva dianggap semakin baik 26. Energi van der Waals adalah energi hasil interaksi tarik menarik antara molekul atau atom yang tidak bermuatan 27. Energi van der Waals biasanya tidak bervariasi dan interaksinya termasuk interaksi lemah 28. Jika hanya satu interaksi van der Waals yang terjadi maka dapat dikatakan interaksi tersebut tidak berarti apa-apa. Oleh karena itu dibutuhkan banyak atom dalam sepasang molekul yang berada cukup dekat satu sama lain agar interaksi van der Waals tersebut berarti cukup besar 29. Semakin kecil atau minus (-) nilai energi van der Waals, maka

21 aktivitas senyawa akan semakin besar karena nilai minus dalam energi van der Waals menyatakan kestabilan interaksi tersebut 24. Energi elektrostatik adalah energi hasil interaksi yang terjadi antara bagian protein yang bermuatan negatif dengan bagian protein yang bermuatan positif. Interaksi elektrostatik seringkali mengakibatkan terbentuknya jembatan garam. Interaksi elektrostatik dapat mempengaruhi konformasi protein HASIL DAN PEMBAHASAN Nilai RMSD (Root mean square deviation) Gambar 2 Nilai probability terhadap RMSD (Å) selama 100 ns Nilai RMSD yang didapat dari hasil simulasi pada ph 7, 8, 9, 10, dan 11 digambarkan dalam grafik nilai probability terhadap nilai RMSD (Å) (Gambar 2) dan grafik perubahan nilai RMSD (Å) selama waktu simulasi 100 ns (Gambar 3). Grafik yang ditampilkan telah diperhalus dengan moving average untuk setiap 500 data. Grafik nilai probability terhadap nilai RMSD dalam satuan Å selama 100 ns (Gambar 2) menunjukkan bahwa nilai probability distribusi RMSD tertinggi secara berturut-turut pada ph 10 sebesar dengan nilai RMSD sebesar Å, ph 9 sebesar dengan nilai RMSD sebesar Å, ph 8 sebesar dengan nilai RMSD sebesar Å, ph 7 sebesar dengan nilai RMSD sebesar Å dan ph 11 sebesar dengan nilai RMSD sebesar Å. Nilai RMSD yang besar menunjukkan bahwa terdapat banyak nilai RMSD yang dapat di eksplorasi, sedangkan nilai probability yang tinggi menunjukkan bahwa kemungkinan pergerakan atom atau molekul dalam enzim tinggi. Oleh karena itu, nilai RMSD yang besar dan nilai probability yang tinggi dapat menunujukkan keadaan dimana enzim memiliki aktivitas optimum. Berdasarkan Gambar 2 terlihat bahwa lipase PPD2 memiliki nilai probability distribusi RMSD tertinggi pada ph 10 sebesar namun memiliki nilai RMSD yang kecil yaitu Å. Nilai RMSD yang kecil dapat menyebabkan struktur enzim menjadi kaku sehingga dapat dikatakan bahwa aktivitas optimum lipase PPD2 tidak terjadi pada ph 10. Nilai probability tertinggi setelah ph 10 terjadi pada ph 9 yaitu sebesar dan memiliki nilai RMSD yang lebih besar yaitu

22 10 sebesar Å. Besar nilai probability ph 9 tidak berbeda jauh dengan ph 7 yaitu sebesar dan ph 8 yaitu sebesar Namun ph 7 dan ph 8 memiliki nilai RMSD yang kecil yaitu masing-masing Å dan Å. Maka dapat disimpulkan bahwa berdasarkan Gambar 2 lipase PPD2 memiliki aktivitas optimum pada ph 9. Hasil ini sejalan dengan hasil eksperimen laboratorium yang telah dilakukan sebelumnya yang menyatakan bahwa lipase PPD2 memiliki aktivitas spesifik paling tinggi pada ph Gambar 3 Perubahan nilai RMSD (Å) selama 100 ns Grafik perubahan nilai RMSD (Å) selama waktu simulasi 100 ns (Gambar 3) menunjukkan bahwa nilai RMSD untuk ph 7 yaitu antara Å hingga Å, ph 8 yaitu antara Å hingga Å, ph 9 yaitu antara Å hingga Å, ph 10 yaitu antara Å hingga Å, dan ph 11 yaitu antara Å hingga Å. Grafik yang ditampilkan telah diperhalus dengan moving average untuk setiap 500 data. Berdasarkan Gambar 3, terlihat bahwa perubahan posisi atom-atom dalam lipase PPD2 pada ph 7, 8, 9, 10, dan 11 selama waktu simulasi 100 ns cenderung stabil dan tidak mengalami perubahan yang signifikan atau tidak mengalami denaturasi dengan nilai RMSD berkisar antara Å hingga Å. Oleh karena itu dapat dikatakan bahwa lipase PPD2 memiliki rentang ph yang cukup lebar yaitu ph 7, 8, 9, 10, dan 11. Pada Gambar 3 juga terlihat bahwa ph 7, 8, 10, dan 11 memiliki grafik yang fluktuatif dibanding pada ph 9, sedangkan grafik ph 9 menunjukkan nilai RMSD yang lebih stabil selama waktu simulasi 100 ns. Nilai RMSD yang stabil menunjukkan bahwa simulasi mencapai keadaan setimbangnya. Keadaan setimbang sistem tersebut dapat juga diartikan sebagai keadaan setimbang dari konformasi enzim. Maka dari itu dapat dikatakan bahwa ph 9 memang merupakan keadaan optimum dari lipase PPD2. Hasil ini memperkuat hasil grafik nilai probability terhadap nilai RMSD (Gambar 2) dan hasil eksperimen lab yang menunjukkan bahwa aktivitas optimum lipase PPD2 yaitu pada ph 9.

23 11 Struktur Sekunder Lipase PPD2 Waktu Simulasi (ns) (a) Waktu Simulasi (ns) (b) Waktu Simulasi (ns) (c) Waktu Simulasi (ns) (d) No. Residu No. Residu No. Residu No. Residu No. Residu Waktu Simulasi (ns) (e) Gambar 4 Perubahan struktur sekunder pada (a) ph 7 (b) ph 8 (c) ph 9 (d) ph 10 (e) ph 11 selama 100 ns Perubahan struktur sekunder yang diperoleh dari hasil simulasi pada ph 7, 8, 9, 10, dan 11 ditunjukkan pada Gambar 4 yang merupakan grafik antara nomor residu dengan waktu simulasi 100 ns. Analisis struktur sekunder dikarakterisasi dengan perubahan komposisi α-helix (warna hijau) dan β-sheet (warna biru). Berdasarkan Gambar 4, terlihat bahwa komposisi α-helix dan β-sheet pada ph 7, 8, 9, 10, dan 11 tidak mengalami perubahan yang signifikan. Gambar 4 juga menunjukkan bahwa komposisi α-helix dan β-sheet tidak berkurang dan tidak habis. Hal ini menunjukkan bahwa struktur lipase PPD2 stabil pada keadaan ph 7, 8, 9, 10, dan 11 jika ditinjau dari komposisi struktur sekundernya. Hasil ini sejalan dengan hasil analisis sebelumnya yaitu nilai RMSD yang menunjukkan bahwa lipase PPD2 mempunyai rentang ph yang cukup lebar yaitu ph 7, 8, 9, 10 dan 11. Hasil struktur sekunder ini juga memperkuat kesimpulan dari hasil analisis RMSD bahwa pada ph 9 lipase PPD2 bekerja optimum karena tidak mengalami kerusakan struktur.

24 12 Nilai Derajat Ionisasi Asam Amino Lipase PPD2 Hasil prediksi nilai derajat ionisasi (pka) asam amino dari lipase PPD2 pada kondisi ph 7, 8, 9, 10, dan 11 menunjukkan bahwa total asam amino yang diprotonasi selama simulasi sebanyak 32 asam amino, namun hanya sebanyak 30 asam amino yang mengalami protonasi (Tabel 2). Jumlah asam amino yang mengalami protonasi pada semua keadaan ph yaitu ph 7, 8, 9, 10, dan 11 adalah sebanyak 23 asam amino, yaitu residu asam amino Lys-28, Tyr-46, Tyr-49, Tyr- 77, Lys-84, Tyr-94, Lys-102, Tyr-136, Lys-185, Lys-207, Lys-229, Tyr-242, Lys- 251, Tyr-263, Tyr-273, Tyr-281, Tyr-282, Tyr-302, Lys-329, Tyr-339, Lys-344, Lys-345, dan Tyr-354 (Tabel 2). Residu asam amino yang mengalami protonasi pada semua keadaan ph yaitu ph 7, 8, 9, 10, dan 11 tersebut dianggap dapat mempengaruhi perubahan struktur lipase PPD2 karena protonasi terjadi akibat interaksi lemah asam amino terhadap pelarut yang kemudian dapat mempengaruhi interaksi antar muatan disekitar permukaan enzim. Interaksi antar muatan disekitar permukaan enzim kemudian dapat mempengaruhi kestabilan struktur enzim. Sebanyak 23 residu asam amino tersebut kemudian diplot kedalam kurva deprotonasi yang menunjukkan plot antara fraksi deprotonasi atau residu asam amino yang tidak terprotonasi dengan keadaan ph (Lampiran 5). Hasil kurva deprotonasi menunjukkan bahwa terdapat tiga residu asam amino yang memiliki nilai koefisien Hill (n) kurang dari 0.5, yaitu Tyr-77 dengan nilai n sebesar 0.37, Lys-207 dengan nilai n sebesar 0.22, dan Tyr-339 dengan nilai n sebesar 0.06 (Lampiran 5). Ketiga residu asam amino tersebut dianggap tidak dapat mempengaruhi interaksi antar muatan pada permukaan lipase PPD2. Selain itu, residu asam amino Tyr-77 dan Tyr-339 memiliki nilai pka yang terlalu basa yaitu masing-masing sebesar dan Sedangkan residu asam amino Lys-207 memiliki nilai pka sebesar Berdasarkan hasil kurva deprotonasi juga terlihat bahwa terdapat tiga residu asam amino yang memiliki nilai koefisien Hill (n) lebih dari 1.5, yaitu Tyr-273 dengan nilai n sebesar 1.67, Tyr-302 dengan nilai n sebesar 1.57, dan Tyr-329 dengan nilai n sebesar 1.66 (Lampiran 5). Ketiga residu asam amino tersebut juga dianggap tidak dapat mempengaruhi interaksi antar muatan pada permukaan lipase PPD2. Nilai koefisien Hill (n) yang tidak berada pada rentang dianggap menujukkan aktivitas residu asam amino yang cenderung tidak diinginkan atau mengalami gangguan. Sebanyak 17 residu asam amino yaitu Lys-28, Tyr-46, Tyr-49, Lys-84, Tyr- 94, Lys-102, Tyr-136, Lys-185, Lys-229, Tyr-242, Lys-251, Tyr-263, Tyr-281, Tyr-282, Lys-344, Lys-345, dan Tyr-354 dianggap dapat mempengaruhi interaksi antar muatan pada permukaan lipase PPD2 karena memiliki nilai n yang berkisar antara dan memiliki nilai fraksi deprotonasi dengan simpangan yang kecil terhadap garis (Gambar 5). Pada Gambar 5 dapat terlihat nilai prediksi pka masing-masing residu asam amino dan nilai koefisien Hill. Selain itu terlihat pula tanda (+) berwarna ungu yang menunjukkan nilai fraksi deprotonasi untuk setiap keadaan ph. Kurva deprotonasi pada Gambar 5 bukan merupakan kurva titrasi asam-basa. Kurva ini diperoleh dengan menggunakan ketentuan dari software Amber yang membaca fraksi deprotonasi untuk dapat diplotkan terhadap keadaan ph.

25 Tabel 2 Prediksi nilai pka asam amino lipase PPD2 pada ph 7, 8, 9, 10, dan 11 No Nama Residu Nilai pka ph 7 ph 8 ph 9 ph 10 ph 11 1 Lys-28* Tyr Tyr-46* Tyr-49* Tyr Tyr-77* Lys-84* Tyr-94* Lys-102* Tyr-136* Lys-185* Tyr Tyr Lys-207* Tyr Lys-229* Tyr-242* Lys-251* Tyr-263* Tyr Tyr-273* Tyr-281* Tyr-282* Cys Tyr-302* Lys-329* Tyr-339* Lys-344* Lys-345* Tyr-354* Total residu terprotonasi Ket: Residu asam amino yang diberi tanda (*) merupakan residu yang mengalami protonasi pada semua keadaan ph yaitu ph 7, 8, 9, 10, dan

26 14 Lys-28 Tyr-46 Tyr-49 Lys-84 Tyr-94 Lys-102 Tyr-136 Lys 185 Lys-229 Tyr-242 Lys-251 Tyr-263 Tyr-281 Tyr-282 Lys-344 Lys-345 Tyr-354 Gambar 5 Kurva deprotonasi 17 residu asam amino lipase PPD2 terprotonasi pada ph 7, 8, 9, 10, dan 11

27 15 Nilai RMSF (Root mean square fluctuation) Gambar 6 Nilai RMSF (Å) pada residu asam amino PPD2 Nilai RMSF hasil simulasi ditunjukkan dalam bentuk grafik antara residu asam amino dalam lipase PPD2 terhadap nilai RMSF (Å) asam amino (Gambar 6) dan tabel nilai RMSF (Å) residu yang terprotonasi pada ph 7, 8, 9, 10 dan 11 (Tabel 3). Grafik yang ditampilkan telah diperhalus dengan moving average untuk setiap 500 data. Hasil ini dapat menjelaskan seberapa jauh fluktuasi atau perpindahan posisi asam amino dari posisi awal. Nilai RMSF yang diamati hanya untuk 17 residu asam amino yang terprotonasi pada semua keadaan ph, yaitu ph 7, 8, 9, 10, dan 11 selama simulasi dan memiliki kurva deprotonasi yang baik. Hal ini dilakukan karena residu asam amino yang terprotonasi merupakan residu yang dianggap mempengaruhi interaksi antar muatan pada permukaan protein. Berdasarkan Gambar 6 dan Tabel 3 terlihat bahwa nilai RMSF untuk setiap residu yang terprotonasi pada keadaan ph 7, 8, 9, 10, dan 11 berkisar antara hingga Pada Gambar 6 terlihat bahwa terdapat residu asam amino yang mengalami pergeseran cukup signifikan pada keadaan ph 11 dibanding pada keadaan ph lain. Asam amino tersebut yaitu residu 277. Residu 277 yang mengalami fluktuasi cukup tinggi kemudian mengakibatkan beberapa residu terdekat terpengaruh sehingga mengalami kenaikan nilai RMSF juga yaitu residu 275, 276, 278, dan 279. Namun karena kelima residu tersebut bukan merupakan residu asam amino yang terprotonasi dan nilai RMSF untuk masing-masing residu tidak melebihi 8 Å, maka pergeserannya dapat dianggap tidak terlalu mempengaruhi analisis nilai RMSF secara keseluruhan. Sehingga dapat dikatakan bahwa pada ph 7, 8, 9, 10, dan 11 keadaan lipase PPD2 masih stabil dan belum mengalami denaturasi karena atom-atom didalamnya tidak mengalami pergeseran melebihi 8 Å. Hasil ini sejalan dengan hasil analisis nilai RMSD dan struktur sekunder yang menunjukkan bahwa struktur lipase PPD2 masih stabil pada ph 7, 8, 9, 10, dan 11.

28 16 Tabel 3 Nilai RMSF (Å) residu terprotonasi pada ph 7, 8, 9, 10, dan 11 No.Residu RMSF (Å) ph 7 ph 8 ph 9 ph 10 ph Energi Van der Waals Energi van der Waals yang didapat dari hasil simulasi pada ph 7, 8, 9, 10, dan 11 digambarkan dalam grafik terhadap waktu simulasi selama 100 ns (Gambar 7). Grafik yang ditampilkan telah diperhalus dengan moving average untuk setiap 500 data. Rata-rata nilai energi van der Waals untuk ph 7 sebesar kcal/mol dengan standar deviasi sebesar , untuk ph 8 sebesar kcal/mol dengan standar deviasi sebesar , untuk ph 9 sebesar kcal/mol dengan standar deviasi sebesar , untuk ph 10 sebesar kcal/mol dengan standar deviasi sebesar , dan untuk ph 11 sebesar kcal/mol dengan standar deviasi sebesar Berdasarkan Gambar 7 dapat terlihat bahwa nilai energi van der Waals untuk ph 7, 8, 9, 10, dan 11 tidak mengalami perubahan yang signifikan dan cenderung stabil. Energi van der Waals lipase PPD2 untuk semua keadaan ph bernilai negatif. Hal ini menunjukkan bahwa interaksi antar molekul didalamnya stabil dan enzim belum mengalami denaturasi.

29 17 Gambar 7 Perubahan nilai energi van der Waals (kcal/mol) selama 100 ns Pada Gambar 7 terlihat bahwa grafik ph 7 dan ph 8 memiliki pola yang hampir sama dan memiliki nilai energi van der Waals yang lebih kecil dibanding ph 9, 10 dan 11. Nilai energi van der Waals yang kecil dapat mengakibatkan struktur enzim menjadi kaku. Hal yang sama juga terjadi pada ph 10 yang memiliki nilai energi van der Waals yang kecil. Pada ph 9 dan ph 11 nilai energi van der Waals tidak terlalu kecil jika dibandingkan dengan ph 7, 8, dan 10 dan masih bernilai negatif. Hal ini menunjukkan bahwa pada ph 9 dan ph 11 struktur lipase PPD2 lebih fleksibel dibanding pada ph 7, 8, dan 10. Hasil ini sejalan dengan hasil analisis nilai probability, nilai RMSD, struktur sekunder dan nilai RMSF yang menunjukkan bahwa struktur lipase PPD2 stabil pada ph 7, 8, 9, 10, dan 11 dan memiliki aktivitas optimum pada ph 9. Energi Elektrostatik Energi elektrostatik yang didapat dari hasil simulasi pada ph 7, 8, 9, 10, dan 11 digambarkan dalam grafik terhadap waktu simulasi selama 100 ns (Gambar 8). Grafik yang ditampilkan telah diperhalus dengan moving average untuk setiap 500 data. Berdasarkan Gambar 8, terlihat bahwa nilai energi elektrostatik untuk ph 7, 8, dan 9 cukup kuat dan stabil berkisar antara nilai hingga kcal/mol. Pada keadaan ph 10 dan 11, nilai energi elektrostatik cukup kuat dan stabil di awal simulasi namun ketika memasuki waktu simulasi 90 ns interaksinya melemah hingga akhir simulasi. Walau demikian nilai energi elektrostatik untuk keadaan ph 7, 8, 9, 10 dan 11 masih berada pada nilai yang sangat negatif yang menandakan bahwa interaksi antar molekul didalam enzim stabil dan belum mengalami denaturasi. Pada Gambar 8 juga terlihat bahwa nilai energi elektrostatik ph 9 menghasilkan grafik yang paling stabil dibanding pg 7, 8, 10, dan 11. Pada ph 7 dan ph 8, grafik yang dihasilkan menunjukkan nilai energi elektrostatik yang kecil sehingga dapat menyebabkan struktur lipase PPD2 menjadi kaku. Pada ph 10 dan ph 11, grafik yang dihasilkan menunjukkan nilai energi elektrostatik yang cukup stabil diawal simulasi namun mengalami peningkatan pada waktu simulasi 90 ns hingga akhir simulasi. Peningkatan nilai energi elektrostatik menunjukkan bahwa interaksi elektrostatik melemah. Berdasarkan hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa nilai energi elektrostatik paling stabil dihasilkan pada keadaan ph 9. Hal ini menunjukkan bahwa pada ph

30 18 9 interaksi elektrostatik pada lipase PPD2 stabil dan struktur lipase tersebut cukup fleksibel atau tidak kaku. Hasil ini memperkuat hasil analisis lainnya yaitu analisis nilai probability, nilai RMSD, struktur sekunder, nilai RMSF, dan nilai energi van der Waals bahwa lipase PPD2 mempunyai struktur yang cukup stabil pada ph 7, 8, 9, 10, dan 11 dan bekerja optimum pada ph 9. Gambar 8 Perubahan nilai energi elektrostatik (kcal/mol) selama 100 ns Interaksi eletkrostatik dapat mengakibatkan terbentuknya jembatan garam. Berdasarkan hasil simulasi pada ph 7, 8, 9, 10, dan 11 didapatkan jembatan garam untuk masing-masing keadaan ph sebanyak 122, 130, 135, 127, dan 139. Namun hanya sebanyak 98 pasangan jembatan garam yang muncul pada semua keadaan ph. Pasangan jembatan garam tersebut kemudian dipilih yang memiliki jarak lebih besar atau sama dengan 10 residu asam amino antar residunya karena jika jarak antar residu pada pasangan jembatan garam terlalu dekat maka kemungkinan mereka untuk lepas lebih kecil dibanding dengan pasangan jembatan garam yang jarak antar residunya jauh. Sebanyak 56 pasangan jembatan garam yang terpilih kemudian diplot antara energi elektrostatik terhadap waktu simulasi. Dari hasil plot tersebut didapatkan sebanyak 11 jembatan garam yang dianggap memiliki interaksi yang kuat karena menghasilkan nilai elektrostatik lebih kecil atau sama dengan 0. Namun terdapat 4 pasangan jembatan garam yang menghasilkan nilai elektrostatik yang cenderung stabil selama simulasi pada ph 7, 8, 9, 10, dan 11 sehingga dianggap sebagai penstabil struktur yaitu pasangan jembatan garam Glu360-Arg271, Asn253-Arg120, Asp76-Arg89, dan Glu284-Arg271. Pasangan jembatan garam yang diamati adalah yang memiliki nilai elektrostatik fluktuatif karena dianggap dapat membuat struktur enzim menjadi lebih dinamis yaitu pasangan jembatan garam Glu149-Arg134, Glu381-Arg4, Asp222-Lys185, Glu38-Arg21, Glu250-Arg330, Asp166-Lys329, dan Asp311-Arg274. Perubahan nilai energi elektrostatik pasangan jembatan garam Glu149- Arg134 digambarkan dalam grafik terhadap waktu simulasi selama 100 ns dan posisi residu Glu149-Arg134 pada keadaan ph 7, 8, 9, 10, dan 11 (Gambar 9). Grafik yang ditampilkan telah diperhalus dengan moving average untuk setiap 500 data. Berdasarkan Gambar 9 terlihat bahwa pasangan jembatan garam Glu149-Arg134 tidak mengalami perubahan nilai elektrostatik yang signifikan terhadap perubahan keadaan ph. Pada ph 7 terlihat bahwa pasangan jembatan garam ini cukup stabil dengan nilai elektrostatik berkisar pada rentang -15 hingga

31 -33 kcal/mol dan menguat pada beberapa titik seperti pada waktu simulasi 37 ns. Pada ph 8 terlihat bahwa pasangan jembatan garam ini memiliki interaksi yang cukup kuat pada waktu simulasi ns dan 60 ns. Pada ph 9 pasangan jembatan garam ini juga beberapa kali berada pada interaksi yang cukup kuat seperti pada waktu simulasi ns. Pada ph 10 dapat dikatakan pasangan jembatan garam ini memiliki interaksi yang kuat pada awal simulasi dan secara signifikan menguat hingga waktu simulasi 60 ns. Namun kemudian interaksinya melemah hingga diakhir waktu simulasi interaksinya menjadi sangat lemah. Hal ini terlihat pada Gambar 9(d) bahwa terdapat celah yang cukup lebar antar residunya. Pada ph 11 pasangan jembatan garam ini memiliki interaksi yang cukup kuat pada awal simulasi namun kemudian melemah dan menguat kembali pada waktu simulasi 46 ns. Setelah ini pasangan jembatan garam ini berada pada interaksi yang cukup stabil hingga akhir simulasi. Dari Gambar 9(a), 9(b), 9(c), dan 9(e), terlihat bahwa pada keadaan ph 7, 8, 9, dan 11 jarak antar residu pasangan jembatan garam ini cukup berdekatan yang menandakan interaksinya cukup kuat. Berdasarkan Gambar 9 terlihat bahwa nilai energi elektrostatik pada ph 7 dan ph 11 menunjukkan kecenderungan stabil sehingga dapat mengakibatkan struktur lipase PPD2 menjadi kaku. Pada ph 8 dan ph 10, energi elektrostatik menunjukkan nilai yang cukup fluktuatif namun melemah dan stabil pada waktu simulasi 80 ns hingga akhir simulasi. Pada ph 9, nilai energi elektrostatik menunjukkan nilai yang fluktuatif namun tetap kuat hingga akhir simulasi. Hasil ini menunjukkan bahwa nilai energi elektrostatik terbaik pasangan jembatan garam Glu149-Arg134 terjadi pada keadaan ph 9. Perubahan nilai energi elektrostatik pasangan jembatan garam Glu381-Arg4 digambarkan dalam grafik terhadap waktu simulasi selama 100 ns dan posisi residu Glu381-Arg4 pada keadaan ph 7, 8, 9, 10, dan 11 (Gambar 10). Grafik yang ditampilkan telah diperhalus dengan moving average untuk setiap 500 data. Berdasarkan Gambar 10(a) terlihat bahwa pasangan jembatan garam Glu381-Arg4 pada ph 7 memiliki interaksi yang cukup kuat selama simulasi namum interaksinya melemah pada akhir simulasi seperti yang terlihat pada Gambar 10(a) bahwa terdapat jarak antar residu pasangan jembatan garam ini. Hal yang sama juga terjadi pada pasangan jembatan garam ini pada keadaan ph 8, 10, dan 11. Pada akhir simulasi interaksi menjadi lemah sehingga terdapat jarak yang cukup lebar antar residu pasangan jembatan garam seperti yang terlihat pada Gambar 10(b), 10(d), dan 10(e). Pada ph 9 terlihat bahwa pasangan jembatan memiliki interaksi yang lemah pada awal simulasi namum pada waktu simulasi 88 ns interaksinya menjadi cukup kuat sehingga pada akhir simulasi residu dari pasangan jembatan garam ini berdekatan seperti yang terlihat pada Gambar 10(c). Berdasarkan Gambar 10 terlihat bahwa nilai energi elektrostatik pada ph 7 dan ph 8 cukup fluktuatif namun pada ph 7 interaksinya melemah pada akhir simulasi sedangkan pada ph 8 interaksinya menguat pada akhir simulasi. Pada ph 9, energi elektrostatik menunjukkan nilai yang cukup stabil dan cenderung lemah hingga waktu simulasi 88 ns dan menguat hingga akhir simulasi. Pada ph 10 dan ph 11, nilai energi elektrostatik menunjukkan nilai yang fluktuatif namun melemah dan stabil hingga akhir simulasi. Hasil ini menunjukkan bahwa nilai energi elektrostatik terbaik pasangan jembatan garam Glu381-Arg4 terjadi pada keadaan ph 8. 19

32 20 (a) Posisi residu Glu149-Arg134 (b) Posisi residu Glu149-Arg134 (c) Posisi residu Glu149-Arg134 (d) Posisi residu Glu149-Arg134 Posisi residu Glu149-Arg134 (e) Gambar 9 Perubahan energi elektrostatik dan posisi residu pasangan jembatan garam Glu149-Arg134 pada (a) ph 7 (b) ph 8 (c) ph 9 (d) ph 10 (e) ph 11

33 21 (a) Posisi residu Glu381-Arg4 (b) Posisi residu Glu381-Arg4 (c) Posisi residu Glu381-Arg4 (d) Posisi residu Glu381-Arg4 (e) Posisi residu Glu381-Arg4 Gambar 10 Perubahan energi elektrostatik dan posisi residu pasangan jembatan garam Glu381-Arg4 pada (a) ph 7 (b) ph 8 (c) ph 9 (d) ph 10 (e) ph 11

34 22 Perubahan nilai energi elektrostatik pasangan jembatan garam Asp222- Lys185 digambarkan dalam grafik terhadap waktu simulasi selama 100 ns dan posisi residu Asp222-Lys185 pada keadaan ph 7, 8, 9, 10, dan 11 (Gambar 11). Grafik yang ditampilkan telah diperhalus dengan moving average untuk setiap 500 data. Berdasarkan Gambar 11 terlihat bahwa pada ph 7 dan ph 8 pasangan jembatan garam Asp222-Lys185 memiliki interaksi yang kuat dan cukup stabil sehingga residunya berdekatan seperti yang terlihat pada Gambat 11(a) dan 11(b). Pada keadaan ph 9 dan ph 10 pasangan jembatan garam ini memiliki interaksi yang cukup kuat selama simulasi namun interaksinya melemah pada akhir simulasi sehingga terdapat jarak yang cukup lebar pada residu pasangan jembatan garam ini seperti yang terlihat pada Gambar 11(c) dan 11(d). Pada ph 11 pasangan jembatan garam ini memiliki interaksi yang cukup kuat walaupun beberapa kali terlihat melemah namun pada akhir simulasi interaksi kembali menguat sehingga residu pasangan jembatan garam berdekatan seperti pada Gambar 11(e). Berdasarkan Gambar 11 terlihat bahwa nilai energi elektrostatik pada ph 8 menunjukkan kecenderungan stabil dan sangat kuat sehingga dapat mengakibatkan struktur lipase PPD2 menjadi kaku. Pada ph 7, 10 dan 11, energi elektrostatik menunjukkan nilai yang cukup fluktuatif namun beberapa kali mengalami pelemahan interaksi elektrostatik. Pada ph 9, nilai energi elektrostatik menunjukkan nilai yang fluktuatif namun tetap kuat hingga akhir simulasi. Hasil ini menunjukkan bahwa nilai energi elektrostatik terbaik pasangan jembatan garam Asp222-Lys185 terjadi pada keadaan ph 9. Perubahan nilai energi elektrostatik pasangan jembatan garam Glu38-Arg21 digambarkan dalam grafik terhadap waktu simulasi selama 100 ns dan posisi residu Glu38-Arg21 pada keadaan ph 7, 8, 9, 10, dan 11 (Gambar 12). Grafik yang ditampilkan telah diperhalus dengan moving average untuk setiap 500 data. Berdasarkan Gambar 12(a) terlihat bahwa pada ph 7 pasangan jembatan garam Glu38-Arg21 memiliki interaksi yang cukup kuat pada awal simulasi namun secara signifikan menjadi lemah sehingga pada akhir simulasi terlihat dari Gambar 12(a) residu pasangan jembatan garamnya terpisah dan terdapat celah yang cukup lebar. Pada ph 8 pasangan jembatan garam ini memiliki interaksi yang cukup kuat pada awal simulasi. Walaupun sempat melemah di beberapa waktu simulasi namun interaksinya cukup stabil dan sangat kuat hingga akhir simulasi seperti yang terlihat pada Gambar 12(b) bahwa residu pasangan jembatan garamnya sangat berdekatan. Pada keadaan ph 9 dan ph 10 pasangan jembatan garam ini memiliki interaksi yang cukup kuat pada awal simulasi dan sempat melemah namum kembali menguat hingga akhir simulasi. Pada ph 11 pasangan jembatan garam ini dapat dikatakan cukup stabil dari awal hingga akhir simulasi. Berdasarkan Gambar 12 terlihat bahwa nilai energi elektrostatik pada ph 8 dan ph 11 menunjukkan kecenderungan stabil dan sangat kuat sehingga dapat mengakibatkan struktur lipase PPD2 menjadi kaku. Pada ph 7, energi elektrostatik menunjukkan nilai yang cukup fluktuatif namun mengalami pelemahan di akhir simulasi. Pada ph 9 dan ph 10, nilai energi elektrostatik menunjukkan nilai yang fluktuatif namun tetap kuat hingga akhir simulasi. Hasil ini menunjukkan bahwa nilai energi elektrostatik terbaik pasangan jembatan garam Glu38-Arg21 terjadi pada keadaan ph 9 dan ph 10.

35 23 (a) Posisi residu Asp222-Lys185 (b) Posisi residu Asp222-Lys185 (c) Posisi residu Asp222-Lys185 (d) Posisi residu Asp222-Lys185 (e) Posisi residu Asp222-Lys185 Gambar 11 Perubahan energi elektrostatik dan posisi residu pasangan jembatan garam Asp222-Lys185 pada (a) ph 7 (b) ph 8 (c) ph 9 (d) ph 10 (e) ph 11

36 24 (a) Posisi residu Glu38-Arg21 (b) Posisi residu Glu38-Arg21 (c) Posisi residu Glu38-Arg21 (d) Posisi residu Glu38-Arg21 (e) Posisi residu Glu38-Arg21 Gambar 12 Perubahan energi elektrostatik dan posisi residu pasangan jembatan garam Glu38-Arg21 pada (a) ph 7 (b) ph 8 (c) ph 9 (d) ph 10 (e) ph 11

37 Perubahan nilai energi elektrostatik pasangan jembatan garam Glu250- Arg330 digambarkan dalam grafik terhadap waktu simulasi selama 100 ns dan posisi residu Glu250-Arg330 pada keadaan ph 7, 8, 9, 10, dan 11 (Gambar 13). Grafik yang ditampilkan telah diperhalus dengan moving average untuk setiap 500 data. Nilai energi elektrostatik pasangan jembatan garam Glu250-Arg330 pada Gambar 13 menunjukkan adanya kemiripan pola hasil plot pada ph 7, 8, 10, dan 11. Pada keempat keadaan ph tersebut pasangan jembatan garam ini mempunyai interaksi yang cukup kuat selama simulasi berlangsung. Hal ini juga terlihat dari Gambar 13(a), 13(b), 13(d), dan 13(e) yang menunjukkan bahwa residu pasangan jembatan garam ini terletak berdekatan. Pada ph 9 terlihat bahwa pasangan jembatan garam ini memiliki interaksi yang cukup kuat pada awal simulasi dan sempat menjauh pada waktu simulasi 76 ns namun pada akhir simulasi pasangan jembatan garam ini kembali memiliki interaksi yang kuat seperti terlihat pada Gambar 13(c) bahwa letak kedua residunya berdekatan. Berdasarkan Gambar 13 terlihat bahwa nilai energi elektrostatik pada ph 7, 8, dan 10 menunjukkan kecenderungan stabil dan sangat kuat sehingga dapat mengakibatkan struktur lipase PPD2 menjadi kaku. Pada ph 9, energi elektrostatik menunjukkan nilai yang cukup fluktuatif namun mengalami pelemahan di akhir simulasi. Pada ph 11, nilai energi elektrostatik menunjukkan nilai yang fluktuatif namun tetap kuat hingga akhir simulasi. Hasil ini menunjukkan bahwa nilai energi elektrostatik terbaik pasangan jembatan garam Glu250-Arg330 terjadi pada keadaan ph 11. Perubahan nilai energi elektrostatik pasangan jembatan garam Asp166- Lys329 digambarkan dalam grafik terhadap waktu simulasi selama 100 ns dan posisi residu Asp166-Lys329 pada keadaan ph 7, 8, 9, 10, dan 11 (Gambar 14). Grafik yang ditampilkan telah diperhalus dengan moving average untuk setiap 500 data. Pada ph 7 terlihat bahwa pasangan jembatan garam ini memiliki interaksi yang kuat dan stabil walaupun sempat menjauh pada waktu simulasi 50 ns dan kemudian menguat lagi hingga akhir simulasi sehingga kedua residunya terlihat berdekatan seperti pada Gambar 14(a). Pada ph 8, pasangan jembatan garam ini terlihat kuat dan cukup stabil dari awal hingga akhir simulasi. Karena interaksinya yang kuat dan stabil, kedua residu pasangan jembatan garam ini terletak pada bagian yang sedikit menjorok ke bagian dalam protein. Pada ph 9 pasangan jembatan garam ini memiliki interaksi yang kuat pada awal simulasi namun melemah dan stabil hingga akhir simulasi. Hal yang sama juga terjadi pada ph 11. Namun pada akhir simulasi ph 11 terlihat bahwa interaksinya menjadi sangat lemah sehingga residu pasangan jembatan garamnya terletak berjauhan seperti pada Gambar 14(e). Sebaliknya pada ph 10 pasangan jembatan garam ini memiliki interaksi yang lemah pada awal simulasi namun menguat secara signifikan dan stabil hingga akhir simulasi. Berdasarkan Gambar 14 terlihat bahwa nilai energi elektrostatik pada ph 7, 8, dan 10 menunjukkan kecenderungan stabil dan sangat kuat selama simulasi sehingga dapat mengakibatkan struktur lipase PPD2 menjadi kaku. Pada ph 9 dan ph 11, energi elektrostatik menunjukkan interaksi yang kuat pada awal simulasi dan melemah pada akhir simulasi namun interaksi di akhir simulasi ph 11 sangat lemah dibanding ph 9. Hasil ini menunjukkan bahwa nilai energi elektrostatik terbaik pasangan jembatan garam Asp166-Lys329 terjadi pada keadaan ph 9. 25

38 26 (a) Posisi residu Glu250-Arg330 (b) Posisi residu Glu250-Arg330 (c) Posisi residu Glu250-Arg330 (d) Posisi residu Glu250-Arg330 (e) Posisi residu Glu250-Arg330 Gambar 13 Perubahan energi elektrostatik dan posisi residu pasangan jembatan garam Glu250-Arg330 pada (a) ph 7 (b) ph 8 (c) ph 9 (d) ph 10 (e) ph 11

39 27 (a) Posisi residu Asp166-Lys329 (b) Posisi residu Asp166-Lys329 (c) Posisi residu Asp166-Lys329 (d) Posisi residu Asp166-Lys329 (e) Posisi residu Asp166-Lys329 Gambar 14 Perubahan energi elektrostatik dan posisi residu pasangan jembatan garam Asp166-Lys329 pada (a) ph 7 (b) ph 8 (c) ph 9 (d) ph 10 (e) ph 11

40 28 (a) Posisi residu Asp311-Arg274 (b) Posisi residu Asp311-Arg274 (c) Posisi residu Asp311-Arg274 (d) Posisi residu Asp311-Arg274 (e) Posisi residu Asp311-Arg274 Gambar 15 Perubahan energi elektrostatik dan posisi residu pasangan jembatan garam Asp311-Arg274 pada (a) ph 7 (b) ph 8 (c) ph 9 (d) ph 10 (e) ph 11

41 Perubahan nilai energi elektrostatik pasangan jembatan garam Asp311- Arg274 digambarkan dalam grafik terhadap waktu simulasi selama 100 ns dan posisi residu Asp311-Arg274 pada keadaan ph 7, 8, 9, 10, dan 11 (Gambar 15). Grafik yang ditampilkan telah diperhalus dengan moving average untuk setiap 500 data. Berdasarkan Gambar 15 terlihat bahwa pasangan jembatan garam Asp311-Arg274 cukup fluktuatif pada keadaan ph 7, 8, 9, 10, dan 11. Pasangan jembatan garam ini terlihat memiliki interaksi yang kuat pada awal simulasi dan beberapa kali melemah namum kembali menguat pada akhir simulasi pada ph 7, 8, dan 10. Hal tersebut sesuai dengan posisi residu dari pasangan jembatan garam ini yang terlihat berdeketan pada ketiga ph tersebut seperti yang terlihat pada Gambar 15(a), 15(b), dan 15(d). Pada ph 7 dan 8 interaksi elektrostatik cenderung stabil dan kuat sehingga dapat mengakibatkan struktur lipase PPD2 menjadi kaku. Pada ph 9 pasangan jembatan garam ini mengalami beberapa penguatan dan pelemahan selama simulasi namun diakhir simulasi kembali melemah sehingga residunya terletak berjauhan seperti pada Gambar 15(c). Pada ph 11 pasangan jembatan garam ini memiliki interaksi yang kuat pada awal simulasi namun sempat sangat melemah dan kembali menguat. Ketika waktu simulasi 60 ns, interaksi antar residu pasangan jembatan garamnya melemah dan stabil pada keadaan interaksi yang sangat lemah hingga akhir simulasi. Hal ini mengakibatkan residu pasangan jembatan garamnya berada pada posisi yang berjauhan pada Gambar 15(e). Berdasarkan Gambar 15 tersebut dapat disimpulkan bahwa nilai energi elektrostatik pasangan jembatan garam Asp311- Arg274 terbaik terjadi pada keadaan ph SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Berdasarkan hasil simulasi dinamika molekul dengan metode ph konstan pada ph 7, 8, 9, 10, dan 11, telah didapatkan residu asam amino yang bertanggung jawab terhadap perubahan struktur lipase PPD2. Berdasarkan kurva deprotonasi, didapatkan 17 residu asam amino yang mempengaruhi struktur enzim karena mengalami protonasi pada ph 7, 8, 9, 10, dan 11, menghasilkan nilai koefisien Hill yang berada pada rentang 0,5-1,5, serta memiliki simpangan terkecil antara fraksi deprotonasi dengan garis kurva. Residu asam amino tersebut adalah Lys-28, Tyr-46, Tyr-49, Lys-84, Tyr-94, Lys-102, Tyr-136, Lys-185, Lys-229, Tyr-242, Lys-251, Tyr-263, Tyr-281, Tyr-282, Lys-344, Lys-345, dan Tyr-354. Berdasarkan nilai energi elektrostatik, didapatkan 7 pasangan jembatan garam yang memiliki interaksi kuat dan berada pada permukaan enzim sehingga berpengaruh terhadap perubahan struktur lipase PPD2 yaitu pasangan jembatan garam Glu149-Arg134, Glu381-Arg4, Asp222-Lys185, Glu38-Arg21, Glu250- Arg330, Asp166-Lys329, dan Asp311-Arg274. Selain itu, hasil simulasi membuktikan bahwa aktivitas lipase PPD2 optimum pada ph 9 sesuai dengan hasil eksperimen laboratorium dan memiliki rentang ph yang cukup lebar yaitu dari ph 7 hingga ph 11 karena strukturnya yang masih stabil pada rentang ph tersebut.

42 30 Saran Pada penelitian ini, simulasi dinamika molekul menunjukkan bahwa lipase PPD2 memiliki rentang ph yang lebar yaitu dari ph 7 hingga ph 11 karena struktur yang dihasilkan masih stabil. Saran untuk penelitian selanjutnya yaitu melakukan uji lab aktivitas lipase PPD2 pada ph 11 untuk membuktikan hasil simulasi tersebut. DAFTAR PUSTAKA 1. Falch EA. Industrial Enzymes Developments in Production and Application. Biotechnology Advances. 1991; 9: Krajewska B. Application of Chitin- and Chitosan- Based Materials for Enzyme Immobilizations: A Review. Enzyme and Microbial Technology. 2004; 35: Okoko JF, Ogbomo O. Amylolytic Properties of Fungi Associated with Spoilage in Bread. Continental J. Microbiology. 2010; 4: Machuqueiro M, Baptisa AM. The ph-dependent Conformational States of Kyotorphin: A Constant-pH Molecular Dynamics Study. Biophysical Journal. 2007; 92: Levitt M, Hirshberg M, Sharon R, Daggett V. Potential Energy Function and Parameters for Simulations of the Molecular Dynamics of Proteins and Nucleic Acids in Solution. Computer Physics Communications. 1995; 91; Sawitri KN, Sumaryada T, Ambarsari L. Analisa Pasangan Jembatan Garam Residu GLU15-LYS4 pada Kestabilan Termal Protein 1GB1. Jurnal Biofisika. 2014; 10: Choundhury P, Bhunia B. Industrial Application of Lipase: A Review. Biopharm Journal. 2015; Mahmoud GA, Koutb MMM, Morsy FM, Bagy MMK. Characterization of Lipase Enzyme Produced by Hydrocarbons Utilizing Fungus Aspergillus terreus. European Journal of Biological Research. 2015; 5: Albertsson CE. The Interaction Between Pancreatic Lipase and Colipase: A Protein-Protein Interaction Regulated by A Lipid. FEBS Letters. 1983; 162: Zhao L, Wang J, Dou X, Cao Z. Studying the Unfolding Process of Protein G and Protein L Under Physical Property Space. BMC Bioinformatics. 2009; 10:S Williamson KL, Fieser LF. Organic Experiment 7 th Edition. United States of America (USA): D C Health and Company. 12. Gaman PM, Sherrington KB. Pengantar Ilmu Pangan, Nutrisi dan Mikrobiologi. Yogyakarta (ID): Gadjah Mada University Press Meller J. Molecular Dynamics. Encyclopedia of Life Sciences. 2001; 1-8.

43 14. Dipojono HK. Simulasi Dinamika Molekul (Sebuah Pengantar). Di dalam: Seminar Nasional Hamburan Neutron dan Sinar X Ke 4; 2001 Juni 6; Serpong, Indonesia. Tangerang (ID). 15. Randy, A. Desain Peningkatan Termostabilitas Lipase B Candida antarcyica dengan Rekayasa Penambahan Ikatan Disulfida pada Enzim [tesis]. Depok (ID): Universitas Indonesia John R. Solid State Physics. New Delhi (IN): McGraw Hill Education Goh GB, Hulbert BS, Zhou H, Brooks CL. Constant ph Molecular Dynamics of Proteins in Explicit Solvent with Proton Tautomerism. Proteins. 2014; 82; Mongan J, Case DA, McCammon JA. Constant ph Molecular Dynamics in generalized Born Implicit Solvent. J.Comput.Chem. 2004; 25; Dong F, Olsen B, Baker NA. Computational Methods for Biomolecular Electrostatics. Methods in Cell Biology. 2008; 84; Khandogin dan Brooks CL. Constant ph Molecular Dynamics with Proton Tautomerism. Journal Biophysics. 2005; 89: Case DA, Cheatham TE, Darden T, Gohlke H, Luo R, Merz Jr KM, Onufriev A, Simmerling C, Wang B, Woods RJ. The amber biomolecular simulation programs. J.Comput Chem. 2005; 26(16): doi: /jcc Tripathi S, Kumar A, Kahlon AK, Sharma A. Current Trends in Docking Methodologies. Oncology: Breakthroughs in Research and Practice. 2017; Beckstein O. Tutorial: Simulating AdK with Gromacs[Internet]. diunduh 2017 Mei 9]. Tersedia pada: AdKTutorial/analysis.html 24. Nugroho T, Siswandono, Projogo B. Studi In Silico Gendarusin A, B, C, D dan E Untuk Prediksi Aktivitas Terhadap Enzim Cyp17a1 Sebagai Afrodisiaka. Jurnal Farmasi dan Ilmu Kefarmasian Indonesia. 2015; 2(1): Swails JM, McGee TD. Tutorial A18: Constant ph Molecular Dynamics Example Calculating pkas for titratable side chains in HEWL[Internet]. [diunduh 2017 Maret 19]. Tersedia pada: Swails JM, Roitberg AE. Enhancing Conformation and Protonation State Sampling of Hen Egg White Lysozyme Using ph Replica Exchange Molecular Dynamics. J. Chem.Theory Comput. 8(11): Siswandono, Soekardjo B. Kimia Medisinal. Surabaya (ID): Airlangga University Press Kuchel P dan Ralston GB. Biokimia. Laelasari E, penerjemah; Safitri A, editor. Jakarta (ID): Penerbit Erlangga. Terjemahan dari: Biochemistry Yuwono T. Biologi Molekular. Jakarta (ID): Penerbit Erlangga Hidayati NA. Pemurnian dan Karakterisasi Lipase Rekombinan Isolat Lokal [skripsi]. Bandung (ID): Institut Teknologi Bandung

44 32 Lampiran 1 Grafik perubahan energi hasil minimisasi sistem selama tahap preparasi sistem Lampiran 2 Grafik perubahan suhu hasil pemanasan sistem selama tahap preparasi sistem

45 33 Lampiran 3 Grafik perubahan densitas hasil ekuilibrasi sistem selama tahap preparasi sistem Lampiran 4 Grafik perubahan suhu hasil ekuilibrasi sistem selama tahap preparasi sistem

46 34 Lampiran 5 Kurva deprotonasi 23 residu asam amino lipase PPD2 terprotonasi pada ph 7, 8, 9, 10, dan 11 Lys-28* Tyr-46* Tyr-49 Tyr-77 Lys-84* Tyr-94* Lys-102* Tyr-136* Lys-185* Lys-207 Lys-229* Tyr-242* Lys-251* Tyr-263* Tyr-273 Tyr-281* Tyr-282* Tyr-302 Lys-329 Tyr-339 Lys-344* Lys-345* Lys-354* Ket: Tanda (*) menunjukkan residu asam amino yang dianggap memiliki kurva deprotonasi baik dan merupakan residu yang dianggap dapat mempengaruhi interaksi antar muatan pada permukaan lipase PPD2

47 35 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 11 Oktober 1995 sebagai anak pertama dari pasangan Yogi Setiawan dan Emi Sutiani. Tahun 2013 penulis lulus dari SMA Negeri 49 Jakarta dan pada tahun yang sama penulis diterima di Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor melalui jalur Seleksi Bersama Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SBMPTN). Selama menjalani pendidikan, penulis pernah aktif sebagai anggota UKM Center of Entrepreneurship for Youth (Century) periode , anggota Himpunan Mahasiswa Fisika (HIMAFI) periode , dan kepanitiaan dibeberapa acara diantaranya 2 nd IPB Business Festival, Physics Expo, Kompetisi Fisika, Masa Perkenalan Departemen (MPD) tahun 2015, dan IPB Art Contest (IAC) tahun 2016.