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

(1)

J. Sains MIPA, Desember 2011, Vol. 17, No. 3, Hal.: 92 - 98 ISSN 1978-1873

PENGARUH MODIFIKASI KIMIA TERHADAP TITIK ISOELEKTRIK (pI) ENZIM

HASIL MODIFIKASI

Yandri A.S.

Jurusan Kimia FMIPA, Universitas Lampung Jl. Sumatri Brojonegoro 1 Bandar Lampung 35145

E-mail: 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 ; 6.0 ; and 6.0 respectively. The modified enzyme with NPC-PEG with modification degrees of 56, 76, and 89% had the same isoelectric point at pH 6.0. The purified enzyme had isoelectric point at pH 7.0. 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 ; 6,0 ; dan 6,0.. Sedangkan enzim hasil modifikasi dengan NPC-PEG dengan derajat modifikasi 56; 76; dan 89% mempunyai pI yang sama yaitu pH 6,0 . Enzim hasil pemurnian mempunyai pI pada pH 7,0. 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 ITBCCB148

1. 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

(2)

J. Sains MIPA, Desember 2011, 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 pH 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 ITBCCB1483) _{. 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; pH meter Fisher-Canada; Magnetic stirrer NUOVA II-USA.

2.2. Prosedur Penelitian

Tahapan penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut: Pemurnian enzim dan modifikasi kimia enzim hasil pemurnian dengan menggunakan CC-PEG dan NPC-PEG4,5)_{. Enzim hasil pemurnian dan hasil} modifikasi ditentukan pH isoelektriknya6)_.

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 pH. Aktivitas enzim ditentukan untuk masing-masing pH yang digunakan.

3.2. Titik isoelektrik enzim hasil pemurnian

Grafik pada Gambar 1 menunjukkan enzim -amilase hasil pemurnian mempunyai titik isoelektrik (pI) pada pH 7,0. Karakterisasi enzim hasil pemurnian menggunakan matriks penukar anion (DEAE-Selulosa) menunjukkan enzim ini dapat menukar counter ion dengan baik pada pH 9,0. Sedangkan pada karakterisasi menggunakan matriks penukar kation (CM-Selulosa), enzim hasil pemurnian mampu dengan baik menukar

counter ion pada pH 5,0. Data penentuan pI enzim hasil pemurnian berdasarkan aktivitas enzim yang lepas

(3)

Yandri A.S . Pengaruh Modifikasi Kimia terhadap Titik Isoelektrik 0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0 4 4 ,5 5 5 ,5 6 6 ,5 7 7 ,5 8 8 ,5 9 9 ,5 pH

% Aktivitas (DEAE) % Aktivitas (CMC)

Gambar 1. Hubungan antara pH dengan aktivitas (%) enzim hasil pemurnian, untuk penentuan pI. Titik

isoelektrik enzim hasil pemurnian ditentukan pada DEAE-selulosa dan CM-selulosa yang dielusi dengan berbagai pH

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 pH 6,5; CC-PEG 63% pada pH 6,0; dan CC-PEG 67% pada pH 6,0. A k ti v it a s (% ) 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0 A k ti v it a s (% )

(4)

Gambar 3. Hubungan antara pH dengan aktivitas (%) enzim hasil modifikasi (CC-PEG 63%), untuk

penentuan pI. Titik isoelektrik enzim hasil modifikasi ditentukan pada DEAE-selulosa dan CM- selulosa yang dielusi pada berbagai pH

Gambar 4. Hubungan antara pH dengan aktivitas (%) enzim hasil modifikasi (CC-PEG 67%), untuk

penentuan pI. Titik isoelektrik enzim hasil modifikasi ditentukan pada DEAE-selulosa dan CM- selulosa yang dielusi dengan berbagai pH

Grafik pada Gambar di atas menunjukkan semua enzim hasil modifikasi dapat menukar counter ion

0 20 40 60 80 100 120 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 pH

% Aktivitas (CMC) % Aktivitas (DEAE)

A k ti v it a s (% ) 0 20 40 60 80 100 120 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 pH

A k ti v it a s (% )

(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 pH 5,0 semua enzim hasil modifikasi tidak dapat menukar counter ion dengan baik. Aktivitas (%) enzim yang tidak dapat menukar counter ion pada pH 5,0 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 pH 5,0. Dari data ini dapat diperkirakan telah terjadi perubahan pada enzim hasil modifikasi dengan CC-PEG dibandingkan dengan enzim hasil pemurnian.

3.4. 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 pH 6,0. Gambar tersebut juga menunjukkan semua enzim hasil modifikasi dapat menukar counter ion dengan baik pada pH 9,0. Aktivitas yang diperoleh pada pH tersebut sangat kecil dibandingkan dengan aktivitas tertinggi. Aktivitas enzim hasil modifikasi yang tidak dapat menukar counter ion pada pH 9,0 adalah: 4,3% untuk NPC-PEG 56%; 3,9% untuk NPC-PEG 76%; dan 2,8% untuk NPC-PEG 89%.

Gambar 5. Hubungan antara pH dengan aktivitas (%) enzim hasil modifikasi (NPC-PEG 56%), untuk

Sedangkan pada pH 5,0 semua enzim hasil modifikasi tidak dapat menukar counter ion. Aktivitas enzim yang tidak dapat menukar counter ion pada pH 5,0 adalah: 80,6% untuk NPC-PEG 56%; 84,2% untuk

0 20 40 60 80 100 120 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 pH

A k ti v it a s (% )

(6)

penentuan pI. Titik isoelektrik enzim hasil modifikasi ditentukan pada DEAE-selulosa dan CM- selulosa yang dielusi dengan berbagai pH

0 20 40 60 80 100 120 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 pH

A k ti v it a s (% ) A k ti v it a s (% )

(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; 232-274.

2. Janecek, S., 1993, Strategies for obtaining stable enzymes, Process Biochem., 28, 435-445.

3. Yandri, A.S. , Kosasih, P., Soetijoso, S., Muliawati, S., 2000, Isolasi, pemurnian dan karakterisasi enzim -amilase termostabil dari bakteri lokal Bacillus sp. B. 148, Prosiding Kimia Bersama ITB-UKM Keempat, Bandung, 294-302.

4. Yandri, A.S. , Kosasih, P., Soetijoso, S., Muliawati S., 2003, Modifikasi kimia enzim -amilase dari bakteri lokal Bacillus sp. B. 148 dengan sianurat klorida polietilenglikol, J. Sains Tek., 9 (1), 9-16. 5. Yandri, A.S., 2004, Modifikasi kimia enzim -amilase dari bakteri lokal Bacillus sp. B. 148 dengan

nitrofenol karbonat polietilen-glikol, Prosiding Seminar Nasional , Bandar Lampung, 94-201.

6. Lampson, G.P. and Tytell, A.A., 1965, A simple methods for estimating isoelectric points, Anal.

Biochem., 11, 374-377.

7. Synder, S.L. and Sobocinski, P.Z., 1975, An improved 2,4,6-trinitrobenzenesulfonic acid method for the determination of amines, Anal. Biochem., 64, 284-288.