Rekayasa enzim sintesis sukrosa pada tebu (SoSPS1) untuk meningkatkan efisiensi dalam proses sintesis sukrosa

Abstract

Tebu transgenik pertama di Indonesia telah dilepaskan untuk kepentingan komersialisasi pada tahun 2013. Transgenik tebu lain dengan tujuan meningkatkan kandungan gula (sukrosa) sedang dikembangkan dan saat ini sedang melakukan pengujian keamanan hayati di Indoneia. Strategi yang dilakukan untuk meningkatkan rendemen gula adalah dengan melakukan pendekatan bioteknologi modern yaitu overekspresi enzim yang mempunyai peran sebagai sintesis sukrosa pada tebu, SoSPS1 (SPS; EC 2.4.1.14). SPS merupakan enzim kunci dalam regulasi sintesis sukrosa pada tanaman. Akan tetapi, regulasi katalisis enzim SPS pada tanaman ini masih belum diketahui. Pada penelitian sebelumnya telah dilaporkan bahwa penghilangan bagian N-terminal pada SoSPS1 dapat meningkatkan spesifik aktifitas SPS hingga sepuluh kali lipat. Akan tetapi data ini masih dalam studi in vitro dimana SPS diekspresikan pada bakteri E. coli sebagai bakteri model penelitian. Hasil rekayasa enzim SPS perlu dikonfirmasi melalui studi in vivo yang langsung diekspresikan pada tanaman dan pada studi ini didapatkan tanaman putative SPS yang telah mengalami penghilangan bagian N-terminal melalui metode transformasi genetik. Selain itu, dalam studi ini bertujuan pula untuk mengidentifikasi bagian aktif enzim (active site) dengan menggunakan metode rekayasa protein (protein engineering), khususnya dengan site-direct mutagenesis. Active site pada enzim mempunyai fungsi yang krusial dalam mengikat substrat dan melakukan reaksi-reaksi kimia. SPS mengandung glycosyltransferase domain (GTD) yang bertanggungjawab untuk fungsi katalitik pada SPS. Melalui teknik mutasi pada asam amino yang posisinya ada di dalam GTD dan menganalisis kinetik enzim akan memberikan informasi yang sangat penting untuk merekayasa enzim supaya dapat meningkatkan aktifitas SPS sehingga target untuk meningkatkan produksi sukrosa dapat tercapai. Pada penelitian ini telah didapatkan kandidat asam amino yang penting dan berfungsi sebagai active site pada enzim SPS yaitu pada posisi R496 dan D498. Eksplorasi sisi fungsional SPS dapat memberikan prospek baru untuk dapat meningkatkan sintesis sukrosa pada tebu dengan protein engineering dan genomic editing