Electronic Theses and Dissertation

Lipase PLS 80 adalah enzim termostabil yang diisolasi dari mikroorganisme termohalofilik. Enzim ini memiliki aktivitas optimum pada suhu 70 °C dan toleran terhadap keberadaan garam. Penelitian ini bertujuan untuk memprediksi struktur lipase PLS 80 pada pelarut air dengan penambahan variasi garam NaCl pada suhu mesofilik, termofilik dan hipertermofilik. Stabilitas enzim dipelajari secara komputasi menggunakan metode simulasi dinamika molekul menggunakan software AMBER (Assisted Model Building with Energy Refinement) versi 22. Simulasi dilakukan pada suhu 300, 343 dan 373 K dengan konsentrasi NaCl 0; 0,6; 2, dan 4 M selama 100 ns. Hasil simulasi dianalisis berdasarkan sembilan parameter, yaitu Root Mean Square Deviation (RMSD), jari-jari girasi, Solvent Accessible Surface Area (SASA), Root Mean Square Fluctuation (RMSF), energi total protein, ikatan hidrogen protein, interaksi elektrostatik, analisis struktur sekunder, dan analisis luas pusat aktif. Nilai RMSD cenderung rendah dan lebih stabil dengan penambahan garam. Nilai RMSF juga menunjukkan bahwa penambahan garam menyebabkan residu menjadi lebih compact. Analisis nilai SASA menunjukkan bahwa garam berkontribusi untuk menjaga area polar dan non-polar enzim dari paparan molekul air pada berbagai variasi suhu. Penambahan garam juga memberikan efek yang signifikan terhadap struktur, terlihat dari konstannya nilai jari-jari girasi, berubahnya energi total protein, turunnya jumlah ikatan hidrogen serta meningkatnya interaksi elektrostatik. Struktur PLS 80 juga memiliki lebih banyak komposisi α-helix dan β-sheet. Terbentuknya pasangan residu-ion juga memberikan peran penting terhadap stabilitas struktur PLS 80. Selain itu, analisis luas pusat aktif menunjukkan bahwa penambahan garam menjadikan jarak antar residu pada sisi aktif lebih dekat, sehingga enzim diduga memiliki aktivitas yang lebih baik pada suhu tinggi. Berdasarkan hasil-hasil diperoleh, dapat disimpulkan bahwa penambahan garam berpengaruh terhadap kestabilan struktur lipase pada berbagai suhu. Penambahan garam dengan konsentrasi 2 M memberikan pengaruh yang paling baik terhadap stabilitas struktur enzim pada 343 K.

Lipase PLS 80 is a thermostable enzyme isolated from a thermohalophilic bacterium. This enzyme exhibits optimal activity at a temperature of 70 °C and is tolerant to salt. This study aimed to predict the structure of lipase PLS 80 in an aqueous solution containing various NaCl concentrations at mesophilic, thermophilic, and hyperthermophilic temperatures. The enzyme's stability was investigated computationally using the molecular dynamics simulation method using the AMBER (Assisted Model Building with Energy Refinement) software version 22. Simulations were conducted at temperatures of 300, 343, and 373 K with NaCl concentrations of 0, 0.6, 2, and 4 M over a duration of 100 ns. The simulation results were analyzed based on nine parameters: Root Mean Square Deviation (RMSD), radius of gyration, Solvent Accessible Surface Area (SASA), Root Mean Square Fluctuation (RMSF), total protein energy, hydrogen bond count, electrostatic interactions, secondary structure analysis, and active site area analysis. The RMSD values tended to be lower and more stable with the addition of salt. The RMSF values also indicated that adding salt caused the residues to become more compact. SASA analysis showed that salt contributes to maintaining the polar and non-polar areas of the enzyme from exposure to water molecules at various temperatures. The addition of salt also significantly affected the structure, as evidenced by the constancy of the radius of gyration, changes in total protein energy, a decrease in hydrogen bond occurrence, and an increase in electrostatic interactions. The structure of PLS 80 exhibited a higher composition of α-helix and β-sheet. The formation of ion pairs played a crucial role in the stability of the PLS 80 structure. Furthermore, the active site analysis indicated that adding salt brought the distances between residues closer together, suggesting that the enzyme may exhibit improved activity at higher temperatures. Based on the obtained results, it can be concluded that salt addition influences the structural stability of lipase at various temperatures, with a concentration of 2 M providing the most favourable effect on enzyme stability at 343 K.