## ANALISIS IN-SILICO PROTEIN TIOL-DISULFIDA ISOMERASE Bacillus sp. RP1
Vanda S. Kamu 1) , Jemmy Abidjulu 1) , Maureen Kumaunang 1)
1) Program Studi Kimia FMIPA Universitas Sam Ratulangi Jl. Kampus Unsrat Manado, 951115 e-mail: Vandakamu@yahoo.com; jabidjulu@yahoo.com; Maureen273@yahoo.com

## ABSTRAK
Pelipatan protein membutuhkan bantuan molekul chaperone serta katalis pelipatan. Penelitian ini bertujuan  untuk  mengkarakterisasi  produk  gen  tiol-disulfida  oksidoreduktase dari  sumber organisme  termofilik Bacillus sp.  RP1.  Metode  yang  dilaksanakan  untuk  mencapai  tujuan tersebut, adalah mengkarakterisasi produk gen yang dihasilkan dengan menggunakan analisis in- silico.  Dari  hasil  penelitian  diperoleh  bahwa  karakterisasi  terhadap  produk  gen  yang  dihasilkan menunjukkan  adanya  tiga  protein,  yaitu  Bdbdred,  Bdbdox,  dan  Etda,  yang  memiliki  motif tioredoksin dan DsbA, serta sisi aktif dan sisi pengikatan dengan atom Zn. Prediksi struktur ketiga protein tersebut menunjukkan kemiripan satu sama lain.
Kata kunci : Bdbd, chaperone, DsbA, tiol-disulfida oksidoreduktase, tioredoksin

## ANALYSIS OF IN-SILICO TIOL DISULFIDE ISOMERASE PROTEIN Bacillus sp. RP1

## ABSTRACT
Protein folding is facilitated by chaperone molecule as well as folding catalysts. The aim of this research  was  to  characterize  the  gene  product  of  thiol-disulfide  oxidoreductase  gene  from thermophylic  organism Bacillus sp.  RP1,  by  using  in-silico  analysis.  The  characteristic  of  the gene  product  indicated  three  proteins,  i.e.  Bdbdred,  Bdbdox,  and  Etda,  which  have  thioredoxin motif,  DsbA  motif,  active  site  and  bonding  site  with  Zn.  The  structure  predicted  of  these  three proteins showed similarity among them.
Keywords : Bdbd, chaperone, DsbA, thiol-disulfide oxidoreductase, thioredoxin

## PENDAHULUAN
Protein  merupakan  penyusun  kunci dari  sel-sel  hidup  dan  terlibat  dalam  semua proses  dasar  kehidupan.  Oleh  karena  itu, kemampuan  untuk  memproduksi  protein secara  fungsional  menjadi  prasyarat  penting untuk  dapat  diaplikasikan  dalam  bidang medis,  industri,  dan  bernilai  ekonomis tinggi.
Tiol-disulfida oksidoreduktase
adalah  kelompok  enzim  yang  memiliki fungsi chaperone dan  dibutuhkan  dalam pelipatan  protein  serta  pembentukan  ikatan disulfida protein yang keluar dari sitoplasma (Hartl,  1996).  Kesalahan  pelipatan  protein dapat  menyebabkan  protein  mengalami degradasi.  Degradasi  protein  merupakan pemicu timbulnya sejumlah penyakit, misalnya cystic fibrosis , retinitis pigmentosa,
dan  penyakit  Gaucher  (Dobson,  2001). Famili  tiol-disulfida  oxidoreductase  dari Escherichia  coli merupakan  kelompok oksidoreduktase  yang  paling  baik  dipelajari sebagai  contoh  di  antara  semua  organisme.
E.  coli memiliki  enam  kelompok  tiol- disulfida  oxidoreductases  yang  bertindak  di luar  periplasma  dari  lingkungan  sitoplasma tereduksi,  adalah:  DsbA,  DsbB,  DsbC, DsbD, DsbE, dan DsbG (Ritz and Beckwith, 2001).
Tiol-disulfida oksidoreduktase pertama  yang  telah  diidentifikasi  dalam famili Bacillus adalah  protein  Bdb  dari Bacillus  brevis ( B acillus d isulfide b ond oxidoreductase  yang  terlihat  merupakan komplemen  DsbA E.  coli yang  mengalami mutasi  (Ishihara  et  al.,  1995).  Tiol-disulfida oksidoreduktase dalam B. subtilis dilaporkan oleh  Bolhuis et  al (1999)  yang  diberi  nama
BdbA, BdbB, and BdbC.  Protein-protein ini diidentifikasi  berdasarkan  kesamaan  urutan dengan protein
tiol-disulfida oksidoreduktase  yang  ada  dalam  basis  data. Analisis in-silico menggunakan  perangkat komputer  dapat  menjadi  salah  satu  metode awal  dalam  penelitian  bioteknologi  medis (Radford and Dobson, 1999).
Berdasarkan pemikiran adanya aktivitas  tiol-disulfida  oksidoreduktase  yang dimiliki  organisme  termofilik Bacillus , membuat  penelitian  ini  akan  dilaksanakan untuk mengkarakterisasi produk gen pengkode chaperone dari sumber organisme termofilik Bacillus sp. RP1.

## METODE PENELITIAN
Analisis in-silico protein tiol- disulfida oksidoreduktase dilakukan terhadap  urutan  nukleotida dnaJ yang  telah disekuensing  (Kumaunang  dan  Natalia, 2007).  Perangkat  lunak  yang  digunakan adalah DNAStar, ClustalX, GeneDoc ,
YASARA,  dan  Geno3D,  menggunakan komputer  dengan  spesifikasi  prosesor  AMD Sempron TM SI-42,  2  GB  DDR2  RAM,  250 GB HDD.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Urutan  nukleotida dnaJ Bacillus sp. RP1  yang  telah  disekuensing  (Kumaunang dan  Natalia,  2007)  diterjemahkan  menjadi urutan protein menggunakan program DNAStar, dan dikarakterisasi sebagai produk  gen  tiol-disulfida  oksidoreduktase. Sebagai  hasilnya,  diperoleh  protein:  Bdbred (rantai  A  protein  Bdb Bacillus dalam keadaan tereduksi),  Bdbox  (rantai  A  protein Bdb Bacillus dalam  keadaan  teroksidasi), dan Etda (rantai A protein Bdb Etda - treated Bacillus ).
Karakterisasi Produk Gen Chaperone Bacillus Produk  gen Chaperone  Bacillus sp.
dikarakterisasi dengan menggunakan program  Clustal  X,  Genedoc,  dan  Geno3D. Berturut-turut  hasilnya  ditampilkan  dalam Gambar 1, 2, dan 3.
Berdasarkan  Gambar  1  dan  Gambar 2,  terlihat  bahwa  urutan  asam-asam  amino penyusun  ketiga  protein  ini  memiliki
kesamaan, yang terlihat pada kesamaan pada warna dan urutan asam aminonya.
Karakterisasi produk gen tiol- disulfida  oksidoreduktase  dilakukan  dengan menganalisis  struktur  hasil  prediksi  dengan program  Geno3D.  Penggambaran  visual struktur ketiga protein tersebut menggunakan  YASARA  dan  ditampilkan dalam Gambar 3.
Dalam  Gambar  3  terlihat  bahwa ketiga  struktur  memiliki  kemiripan.  Bdbred memiliki  sisi  aktif  dan  pengikatan  dengan Zn, begitu juga dengan Bdbox dan Etda. Sisi aktif  merupakan  daerah  pengenalan  motif tioredoksin  dan  DsbA E.  coli (dalam Gambar 3 direpresentasikan dalam
lingkaran), yang memiliki empat motif mirip dengan  urutan  asam  amino                                      - CXXCXGXG-.  Urutan  ini merupakan  motif lestari  tioredoksin,  suatu  protein  pengkode oksidoreduktase  (Bolhuis et  al,  1999; Linke et al , 2003). Sebagai rangkuman karakterisasi struktur ketiganya, ditampilkan dalam Tabel 1.
Adanya motif tioredoksin dan DsbA menunjukkan  bahwa  ketiga  protein  ini termasuk  dalam  famili  protein  tiol-disulfida oksidoreduktase.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian,  dapat disimpulkan bahwa:
1. Motif  pengenal  protein  tiol-disulfida oksidoreduktase,  yaitu  motif  tioredoksin dan  DsbA,  dimiliki  oleh  ketiga  protein Bdbdred, Bdbdox, dan Etda
2. Ketiga protein tersebut memiliki kemiripan struktur

## DAFTAR PUSTAKA
Bolhuis,A., G. Venema, W.J. Quax, S. Bron, and  J.M.  van  Dijl.    1999.  Functional analysis  of  paralogous  thiol-disulfide oxidoreductases in Bacillus subtilis .  J. Biol. Chem. 274 , 24531-24538.
Dobson, C.M.   2001.   The Structural Basis of  Protein  Folding  and  its  Links  with Human  Disease. Philos  Trans  R  Soc Lond B Biol Sci , 356 , 133.
Hartl, F.U.  1996.  Molecular chaperones in cellular protein folding, Nature , 381 .
Kumaunang,  M.,  D.  Natalia.  Isolasi  dan Kloning dnaJ Bacillus sp. RP1.  2007. Sains . 7:2.
Ishihara,T.,  H.  Tomita,  Y.  Hasegawa,  N. Tsukagoshi,  H.  Yamagata  and  S. Udaka. 1995. Cloning and
characterization  of  the  gene  for  a protein  thiol-disulfide  oxidoreductase in  Bacillus  brevis. J.  Bacteriol . 177 ,
745-749.
Linke,  K.,  T.  Wolfram,  J.  Bussemer,  U. Jakob.    2003.    The  roles  of  the  two zinc  binding  sites  in  DnaJ. J  Biol Chem , 278 .
Radford,  S.E.,  and  C.M.  Dobson.      1999. From  computer  simulations  to  human disease:  emerging  themes  in  protein folding, Cell , 97 .
Ritz,D.  and  J.  Beckwith.    2001.  Roles  of Thiol-Redox  pathways  in  bacteria.
Annu. Rev. Microbiol . 55 , 21-48.
Gambar 1. Hasil ClustalX
Gambar 2. Hasil Genedoc
Gambar 3. Prediksi  strutur chaperone  Bacillus (A.  Struktur  Bdbred,  B.  Struktur Bdbdox, C. Struktur Etda)
.
Tabel 1. Karakterisasi protein chaperone Bdb Bacillus sp. RP1 Karakter Jenis Protein Bdbdred Bdbdox Etda Jumlah asam amino penyusun 202 202 202 Sisi aktif Ada Ada Ada Sisi pengikatan Zn Ada Ada Ada Jumlah untai  5 5 5 Jumlah untai  8 8 8 Posisi motif tioredoksin 25 – 188 25 – 188 25 – 188 Posisi motif DsbA 32 – 174 32 – 174 32 – 174