Enzim merupakan biokatalisator dalam sel makhluk hidup, tetapi dapat dibebaskan dari sel dengan tetap mempertahankan aktivitas katalisisnya. Enzim memiliki keunggulan disbanding dengan jenis katalisator selainnya, seperti katalis anorganik maupun organik. Keunggulan yang ada pada enzim adalah sifat reaksi yang dikatalisisnya sangat spesifik dan daya katalisisnya yang sangat tinggi. Hal ini menjadikan produk reaksi yang dikatalisis oleh enzim menjadi lebih murni tanpa produk samping, dan produknya berendemen tinggi. Atas kelebihan ini menyebabkan enzim banyak dipilih sebagai katalisator dalam berbagai proses industri.
Lipase merupakan salah satu enzim penting dalam produksi biodiesel, suatu bahan bakar alternatif yang bisa menggantikan bahan bakar fosil. Enzim ini mampu menjalankan reaksi transesterifikasi/esterifikasi minyak dan asam lemak bebas dengan metanol menjadi biodiesel.
Beragam lipase dapat diperoleh dari berbagai sumber, baik tanaman, hewan maupun mikroorganisme, tetapi sumber mikroorganisme sangat disukai. Selain faktor pertumbuhannya yang tinggi dan mudah dikendalikan, lipase yang dihasilkan umumnya juga memiliki stabilitas aktivitas yang lebih tinggi. Pengembangan lipase untuk biokatalisator dari mikroorganisme perlu memikirkan bagaimana teknologi over produksinya bisa dijalankan, karena umumnya enzim dihasilkan rendah dari sumber asli sel mikrorganisme. Teknologi kloning dan ekspresi gen bisa mengatasi kendala tersebut. Hal ini telah dibuktiukan dari hasil penelitian Purkan et al (2022) tentang kloning dan ekspresi gen penyandi enzim lipase dari Bacillus cereus yang berasal dari kompos Jambangan, surabaya.
Mikroorganisme Bacillus sp. banyak mendapat perhatian karena dapat memprodukasi lipase ekstraseluler dengan aktivitas tinggi. Vasie, at al., (2016), telah melakukan skrining bakteri positif penghasil lipase dari bubuk beras menggunakan Plackett-Burman Design (PBD) dan Response Surface Methodology (RSM) melalui identifikasi 16S rDNA. Purkan, et al., (2018), telah melakukan skrining bakteri lipolitik penghasil enzim lipase dari kompos dan didapatkan bakteri Bacillus cereus yang mampu menghasilkan lipase termofilik yang tahan pada suhu 60-70 °C. Dalam upaya untuk overekspresi enzim tersebut yang bisa mendukung penyediaan lipase yang melimpah dan unggul, maka dilakukan kloning dan ekspresi gen penyandi enzim lipase dari Bacillus cereus isolat lokal.
Bacillus cereus yang merupakan bakteri termofilik yang mampu menghasilkan lipase yang tahan pada suhu 60-70 oC. Enzim lipase yang berasal dari bakteri ini merupakan enzim termostabil yang menjanjikan untuk produksi biodisel. Pengembangan enzim bisa mendukung penyediaan lipase yang melimpah dan unggul, salah satunya dengan kloning dan ekspresi gen penyandi lipase.
Penelitian kloning dan ekspresi gen penyandi lipase dari bakteri Bacillus cereus yang berasal dari kompos Jambangan memiliki tujuan untuk mendapatkan gen lipase yang dapat diekspresi pada sel inang Escherichia. coli. Selain itu juga untuk mendapatkan aktivitas enzim lipase rekombinan yang tinggi.
Gen lipase diisolasi dari Bacillus cereus dengan metode PCR menggunakan sepasang primer F-Lip dan R-Lip, kemudian diklon dalam E. coli menggunakan vektor pGemT dan diekspresi menggunakan vektor pCold II DNA. Amplifikasi gen lip dengan PCR dapat menghasilkan fragmen DNA berukuran 0,9 kb. Fragmen DNA hasil ini kemudian disisipkan ke dalam vektor kloning pGemT menghasilkan pGemT-lip berukuran 3,9 kb.Munculnya pita 3,9 kb ini merepresentasikan sebagai gabungan dari ukuran pGemT (3 kb) dengan DNA lip (0,9 kb) dan ditransformasikan ke dalam sel E. coli TOP 10 dengan metode heat shock. Ekspresi gen lipase di dalam inang E. coli BL21 (DE3) dilakukan dengan vektor ekspresi pCold II DNA mengasilkan pCold-lip berukuran 4,3 kb. Fragmen DNA 4,3 kb bersesuaian dengan ukuran pita DNA plasmid pCod II-DNA empty, sedangan fragmen DNA 0,9 kb bersesuaian dengan ukuran pita DNA lip.
Produksi lipase rekombinan dilakukan dengan teknik cold shock pada suhu 15 oC saat kultur mencapai OD600 0,4-0,5 dan dilanjutkan dengan induksi 0,1 mM IPTG. Hasil analisis SDS-PAGE menunjukkan adanya pita-pita protein dengan berat molekul berkisar 30 kDa dari protein hasil ekspresi dari bakteri rekombinan E. coli BL21 (DE3)-lip. Munculnya pita-pita ini merupakan protein lipase dari E. coli BL21 (DE3)-lip. Aktivitas enzim lipase dihitung terhadap substrat ρ-nitrofenilpalmitat. Hasil uji menunjukkan Aktifitas spesifik lipase dari bakteri rekombinan E. coli BL21 (DE3)-lip sebesar 46,03 U/mg. Hasil karaketrisasi dengan SDS PAGE dan uji aktivitas menandakan bahwa gen lipase Bacillus cereus berhasil diekspresi di dalam sel E. coli BL21 (DE3). Tingginya aktivitas lipase rekombinan yang yang diperoleh dari penelitian ini, sangat kompetitif dan potensial untuk dipilih atau dimanfaat secara meluas untuk efesiensi produksi biodiesel di masa depan baik skala pilot plan maupun skala industri.
Penulis: Purkan Purkan
Link Paper: Retno Rahayu Puspita Ningsih, Sri Sumarsih, Sofijan Hadi, Wiwin Retnowati, and Purkan Purkan. Cloning and Expression of Gene Encoding Lipase from Local Isolate Bacillus cereus Isolated from Compost Jambangan Indonesia. Jordan Journal of Biological Science. 2022, 15(5): 779 – 786. (https://doi.org/10.54319/jjbs/150506).
