Judul: Peningkatan Toleransi Etanol Pada Escherichia Coli Rekombinan Melalui Penambahan Glutamat Dalam Kondisi Aerobik
Abstrak: Eksploitasi bahan bakar fosil dapat menyebabkan pengaruh negatif terhadap ketersedian energi dan lingkungan. Maka, penggunaan energi alternatif termasuk etanol memiliki peranan penting dalam menanggulangi hal tersebut. Pada masa sekarang, etanol diproduksi melalui biokonversi material lignoselulosa, dan E. coli merupakan bakteri potensial untuk produksi etanol dengan memanfaatkan biomassa sebagai substrat. Hal ini disebabkan karena kemampuannya dalam mengkonsumsi gula pentosa dan heksosa dari biomassa untuk produksi etanol. Sementara itu, rekayasa metabolisme E. coli melalui penginsersian gen etanologenik yakni gen yang menyandikan piruvat dekarboksilase (PDC) dan alkohol dehidrogenaseII (ADH) mampu meningkatkan produksi etanol. Selain itu, mutasi pada bagian fosfotransasetilase (PTA) menyebabkan penurunan akumulasi produk samping (asetat) dan penyisipan format dehidrogenase (FDH) di E. coli meningkatkan ketersedian NADH seiring dengan akumulasi piruvat untuk produksi etanol dalam kondisi aerobik. Produksi etanol yang terakumulasi menyebabkan sel mengalami kondisi stres etanol. Kondisi stres dapat ditekan dengan penambahan glutamat. Glutamat diharapkan dapat menguatkan peptidoglikan yang merupakan komponen penting dalam mempertahankan sel dari pengaruh stres. Oleh karena itu, tujuan dari penelitian ini adalah menerangkan pengaruh penambahan glutamat dalam meningkatkan toleransi etanol pada E. coli etanologenik dan menguji keefektifan penambahan glutamat dalam meningkatkan toleransi terhadap etanol kondisi kultur aerobik. Strain E. coli ini bernama BW25113Δpta/pHfdh/pTadhB-pdc. Tahap awal penelitian adalah pembuatan media tumbuh, pra-kultivasi, dan kultivasi. Media kultivasi merupakan media LB kaya glukosa. Setelah itu, sampel dikultivasi dengan agitasi 250 rpm selama 24 jam pada suhu 37 oC, selanjutnya ditambahkan etanol dan glutamat pada jam ke-6. Tahap berikutnya adalah penentuan konsentrasi etanol dalam pembentukan stres. Pemilihan konsentrasi etanol didasarkan oleh pertumbuhan sel terrendah secara signifikan yang dianalisis menggunakan metode spektrofotometri pada panjang gelombang 660 nm dan visualisasi membran melalui pemanfaatan mikroskop pemayar elektron (SEM). Tahap selanjutnya adalah pemeriksaan pengaruh glutamat dalam stres etanol yang melihat pada penentuan konsentrasi glutamat yang tepat, analisis kebocoran membran, konsumsi glukosa, fluks karbon, dan konsumsi glutamat. Analisis kebocoran membran didasarkan pada keluarnya metabolit sel melalui metode spektrofotometri 260 nm (material genetik) dan 280 nm (protein). Kemudian konsumsi glukosa dilakukan berdasarkan metode enzimatis menggunakan kit glukosa 716251 (Roche). Sementara itu, fluks karbon dan konsumsi glutamat diamati pada profil asam organik menggunakan kromatografi cair kinerja tinggi (KCKT). Tahap akhir adalah pengujian keefektifan dari penambahan glutamat. Kultivasi dilakukan melalui peningkatan konsentrasi etanol secara progresif dari konsentrasi yang menunjukkan pertumbuhan terendah secara signifikan hingga konsentrasi etanol 50 gL-1. Hasil menunjukkan bahwa konsentrasi etanol 20 gL-1 memberikan pengaruh signifikan dalam menghambat pertumbuhan sel dan menyebabkan kebocoran membran sel yang terlihat pada hasil SEM. Konsentrasi etanol 20 gL-1 dijadikan sebagai indikator stres dalam penelitian ini dan digunakan dalam kultivasi berikutnya. Sedangkan pengaruh glutamat dalam stres etanol menghasilkan bahwa konsentrasi glutamat 2 gL-1 diketahui dapat meningkatkan pertumbuhan sel secara signifikan, menurunkan metabolit yang keluar (material genetik dan protein). Selanjutnya, pengaruh glutamat terhadap konsumsi glukosa sukses dalam meningkatkan konsumsi glukosa kondisi stres etanol, dan juga efisiensi konsumsi glukosa dapat dikembalikan seperti kontrol yakni 0.07 g.g-1. Kemudian fluks karbon dalam penambahan glutamat menurunkan pembentukan asetat yang merupakan representasi dari overflow metabolism. Sementara itu, glutamat dikonsumsi sebanyak 65% dari total penambahan glutamat di dalam media kultivasi. Maka, hal ini dapat dilaporkan bahwa glutamat diperlukan dalam respon terhadap stres
Keyword: Aerobik, etanol toleran, Escherichia coli, penambahan glutamat