Electronic Theses and Dissertation

DNA Polimerase I (DNA Pol I) merupakan enzim penting dalam proses replikasi DNA, dengan aplikasi yang luas di bidang biologi molekuler. Pria Laot Sabang (PLS) 80 merupakan bakteri termohalofilik isolat lokal yang mampu menghasilkan DNA Pol I. Penelitian ini bertujuan untuk mengamplifikasi gen DNA Pol I dari PLS 80, menentukan kekerabatan berdasarkan gen tersebut dan memprediksi struktur DNA Pol I hasil translasi gen. Amplifikasi gen DNA Pol I dilakukan dengan metode PCR menggunakan dua pasang primer, yaitu FP4-RP4 (amplicon ±2700 bp) dan FP3-RP2 (amplicon ±1000 bp). Berdasarkan urutan basa gen DNA Pol I, PLS 80 memiliki homologi tertinggi dengan Geobacillus thermoleovorans strains ARTRW1 dan G. thermoleovorans CCB US3 UF5. Sementara itu, analisis pohon filogenetik menggunakan gen DNA Pol I menunjukkan PLS 80 memiliki kekerabatan terdekat dengan G. thermocatenulatus strain KCTC 3921. Prediksi struktur DNA Pol I dari PLS 80 dengan SWISS-MODEL dilakukan menggunakan DNA Pol I dari G. kaustophilus strain HTA26 (4dqi.1) karena menunjukkan persentase identitas dan nilai Global Model Quality Estimate (GMQE) tertinggi. Pemodelan menggunakan template 4dqi menghasilkan struktur DNA Pol I yang hanya memiliki domain 5’-3’ eksonuklease dan 5’-3’ polimerisasi. Prediksi struktur menggunakan model protein dari Thermus aquaticus dengan homologi rendah (41%) menunjukkan adanya domain 3’-5’ proof reading. Analisis geometri menunjukkan perbedaan jarak yang signifikan pada residu Asp di sisi aktif domain 5’-3’ polimerisasi antar kedua protein. Analisis lebih lanjut menggunakan metode Deep learning menunjukkan bahwa struktur DNA Pol I dari PLS 80 berbentuk monomer dan memiliki tiga domain utama. Struktur yang dihasilkan memiliki geometri sisi aktif 5’-3’ polimerisasi yang lebih mirip dengan struktur 4dqi.1. Hasil prediksi struktur ini perlu dieksplorasi lebih lanjut untuk menggali keunikan DNA Pol I dari PLS 80.

DNA Polymerase I (DNA Pol I) is an essential enzyme in DNA replication with broad applications in molecular biology. Pria Laot Sabang (PLS) 80 is a locally isolated thermohalophilic bacterium capable of producing DNA Pol I. This study aims to amplify the DNA Pol I gene from PLS 80, determine kinship based on the gene and predict the structure of DNA Pol I resulting from gene translation. The DNA Pol I gene was amplified by PCR using two pairs of primers, FP4-RP4 (amplicon ±2700 bp) and FP3-RP2 (amplicon ±1000 bp). Based on the sequencing results, PLS 80 had the highest homology with Geobacillus thermoleovorans strains ARTRW1 and G. thermoleovorans CCB US3 UF5. Meanwhile, phylogenetic tree analysis using the genes showed that PLS 80 had the closest relationship with G. thermocatenulatus strain KCTC 3921. Prediction of DNA Pol I structure from PLS 80 with SWISS-MODEL was carried out using DNA Pol I from G. kaustophilus strain HTA26 (4dqi.1) as the template as it had the highest percentage of identity and Global Model Quality Estimate (GMQE). Modeling using the 4dqi template results in a DNA Pol I structure with only 5'-3' exonuclease and 5'-3' polymerization domains. Structure prediction using the protein model from Thermus aquaticus (1tau.1) with low homology (41%) indicates the presence of a 3'-5' proofreading domain. Geometry analysis showed a significant difference in the spacing of Asp residues at the active site of the 5'-3' polymerization domain between the two enzyme structures. Further analysis using the deep learning method showed that the DNA Pol I structure of PLS 80 was monomeric with three domains. The resulting structure had a geometry of the 5'-3' polymerization domain which was more similar to the 4dqi.1 structure. The structure prediction results need to be further evaluated to explore the uniqueness of DNA Pol I from PLS 80.