Judul: Karakterisasi Protease Lactococcus lactis subsp. lactis dan Ekspresinya di Escherichia coli
Abstrak: Lactococcus lactis subsp. lactis (Lac3) merupakan salah satu bakteri yang ditemukan dalam makanan tradisional Indonesia "Dadih". Lactococcus lactis subsp. lactis menghasilkan serine protease, yang antara lain dapat digunakan dalam industri makanan dan industri sabun. Penelitian ini bertujuan untuk mengisolasi dan mengkarakterisasi protease yang dihasilkan oleh Lactococcus lactis subsp. lactis (Lac3) serta mengkloning gen penyandi serine protease dari Lac3. Gen penyandi serine protease dikloning dalam plasmid pGEM-T Easy dengan inang E. coli DH5α dan dilakukan subkloning dalam plasmid pET-SUMO dengan inang ekspresi pada E. coli BL21(DE3). Ekspresi protein rekombinan dilakukan dengan sejumlah sumber gula (glukosa, laktosa, sukrosa, sorbitol) untuk mendapatkan jumlah gula optimal dalam meningkatkan kepadatan sel. Induksi dilakukan menggunakan isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside IPTG (0,1, 0,5, 1 mM) dan variasi suhu pasca-induksi (20°C, 25°C, 30°C, 37°C). Hasil ekspresi protein rekombinan dimurnikan menggunakan metode IMAC (immobilized metal affinity chromathography) dan hasilnya dikarakterisasi. Aktivitas protease Lac3 dihambat oleh PMSF (phenylmethylsulfonyl fluoride) dengan berat molekul 35,5 kDa yang diduga sebagai serine protease. Protein ini termasuk dalam C-terminal processing peptidase keluarga S41-peptidase. Gen serine protease Lac3 berhasil diisolasi dan diekspresikan dengan baik dalam E. coli dengan induser 0.1 mM IPTG pada suhu 37°C. Serine protease rekombinan dimurnikan menggunakan metode IMAC menghasilkan konsentrasi protein 7,8-7,9 mg/mL dengan aktivitas protease 11,43 U/mL.
Keyword: Cloning, Expression, Lactococcus lactis, Purification, Serine protease

Judul: Ekspresi dan Aplikasi Clp-protease Lactobacillus plantarum IIA-1A5 pada Produk Hasil Ternak
Abstrak: Lactobacillus plantarum IIA-1A5 adalah bakteri asam laktat (BAL) yang diisolasi dari daging sapi Indonesia, Peranakan Ongol, yang memiliki aktivitas antibakteri terhadap Gram positif dan negatif serta bersifat probiotik. Sekuens dari genom bakteri ini tidak hanya mengungkapkan keberadaan gen-gen kunci untuk probiotiknya, tetapi juga gen-gen pengkode enzim hidrolitik yang berpotensi untuk berbagai aplikasi. Salah satu gen tersebut adalah protease kaseinolitik (Clp) yang termasuk dalam kelompok protease serin dan memainkan peran penting dalam homeostasis protein seluler dari strain ini. Penelitian ini bertujuan untuk mengekspresikan gen Clp secara heterologus dan mengaplikasikan aktivitas proteolitiknya pada produk ternak. Untuk tujuan pertama, sistem ekspresi gen Clp dibuat dengan menggunakan gen yang telah dioptimalkan terlebih dahulu secara in silico. Optimasi ini bertujuan untuk meningkatkan kompatabilitas gen tersebut dalam proses ekspresi di dalam sel inang Escherichia coli. Optimasi tersebut menghasilkan peningkatan indeks adaptasi kodon (CAI) dan kandungan GC menjadi 0.94 dan 53.62%, yang cukup sesuai untuk ekspresi dalam sistem E. coli. Optimasi hanya dilakukan pada level DNA, tanpa merubah sekuens asam amino protein tersebut. Gen yang telah dioptimasi kemudian disintesis secara kimia, dimasukkan ke dalam vektor pET28a (+) antara situs Nde1-BamH1 dan ditransformasikan ke dalam E. coli BL21 (DE3) Codon Plus. Gen ini berhasil diekspresikan di sitoplasma sel (larut) dengan induksi 1 mM Isopropil β-D-1-thiogalactopyranoside (IPTG) pada suhu 37 oC. Fraksi terlarut ini kemudian digunakan dalam kajian aplikasi sesuai dengan tujuan kedua penelitian ini. Uji aktivitas menunjukkan bahwa Clp dari L. plantarum IIA-1A5 (Clp-IIA) aktif terhadap kasein susu. Zona bening yang dihasilkan protein tersebut menunjukkan peningkatan hingga hari ke-2 selama proses inkubasi di suhu 37 oC. Aktivitas spesifik protein tersebut adalah 7739.89 AU mg-1, yang secara nyata lebih besar dibandingkan dengan chymotrypsin. Sementara itu, aktivitas proteolitik protein ini tidak terdeteksi ketika diaplikasikan pada protein sarkoplasmik dan miofibrilar dari daging. Hal ini menunjukkan bahwa Clp-IIA lebih cocok untuk aplikasi pada protein susu dibandingkan dengan protein daging. Hal ini mungkin berkaitan dengan struktur Clp-IIA yang lebih sesuai untuk protein susu. Untuk mengkonfirmasi hal tersebut, struktur Clp-IIA telah dibangun dengan menggunakan SWISS-MODEL berdasarkan pemodelan homologi struktural protein. Secara umum, struktur Clp-IIA menunjukkan bahwa protein ini membentuk struktur homotetradecameric (14-mer) dengan setiap monomer terdiri dari 7 α-helix dan 10 β-sheet. Identifikasi sisi aktif menunjukkan bahwa sisi aktif Clp-IIA adalah Ser-97, His-122 dan Asp-171 yang menunjukkan bahwa protein ini memang tergolong dalam serin protease dengan tiga sisi aktif (catalytic triad). Sisi aktif tersebut terletak di Ser-97, His-122 dan Asp-171 serta membentuk kantung pengikatan substrat (substrate binding cavity) dengan ukuran sekitar 29.5 Ǻ. Geometri sisi aktif menunjukan bahwa protein ini tidak bisa menampung protein dengan ukuran yang besar (fibril) sehingga menyebabkan aktivitasnya terhadap protein daging tidak terdeteksi. Selain itu, kantung pengikatan substrat juga secara kimia didominasi oleh asam amino bermuatan negatif yang kemungkinan tidak cocok untuk protein-protein dari daging. Secara keseluruhan, pendekatan kami ini dapat dijadikan dasar untuk produksi Clp dari L. plantarum IIA-1A5 dalam produksi skala besar untuk berbagai aplikasi di produk susu dan turunannya. Akan tetapi, penelitian dasar pada protein ini masih harus dilakukan untuk bisa diaplikasikan secara optimal.
Keyword: Clp-protease, ekspresi heterologus, gen sintetis, Lactobacillus plantarum IIA-1A5, pemodelan homologi struktural

Judul: Thermal Characteristics and Dynamics of Tropical Cyclone over Western North Pacific Ocean: A Case Study of Typhoon Songda (Chedeng) 2011
Abstrak: The frequent occasion of Tropical Cyclone (TC) over Western North Pacific (WNP) Ocean lies from 10˚N to 26˚N and 121˚E to 170˚E. Sources of TC development come from warm ocean temperature where latent heat is released during condensation processes and subsequently concentrated in the boundary layer. Relative humidity at 850-700 hPa is responsible to produce the most intense storm. Meanwhile, weak vertical wind shear between 850-200 hPa is one of the dynamical factors that lead to the development of TC. Pressure level of 850-200 hPa is chosen to minimize the thermodynamic effect in the lower troposphere. Typhoon Songda (Chedeng in the Philippines) or TSC lasted from May 18th to 30th, 2011 and strengthened into powerful Super Typhoon stage between May 24th and 27th. Long curving track and the exhibition of all sequences of TC life cycle, TSC is then considered as an ideal case of TC. The objective of the study with case of TSC is to investigate the role of thermal characteristics and dynamics on TC intensity. The research is carried out by using Advanced Research of Weather Research and Forecasting model (WRF ARW model) version 3.3. Two domains are employed in the model. The first domain situate from 02˚N to 40˚N and 118˚E to 149˚E and cover spatial resolution () of 33.1 km. The second domain situate from 09˚N to 27˚N and 119˚E to 132˚E with of 11 km. Timestep of the model () is 120 seconds. The model is supported by the following physical parameterization, i.e., Yonsei University Scheme (YSU) in the boundary layer, Kain-Fritsch scheme (KF) in the cumulus, and WRF Single-Moment 3-class scheme in the microphysics. Initial meteorological condition prior to the formation of the cyclone is generated using WRF ARW standard-release model. Sensitivity of the model output is obtained from a selected single-parameter change scenarios, namely, 10 % to 20 % decrease and increase of wind shear initial data at 850-200 hPa, and by 10 % to 20 % decrease of relative humidity initial data at 850-700 hPa. The result showed that the negative correlations between wind shear and intensity are found in wind shear scenarios. Wind shears of 10 ms-1 which lead to strengthening of the wind intensity in the early period of Typhoon development are found in wind shear scenarios. The effect of wind shear changes on wind intensity is statistically significant in the 20 % wind shear scenarios. During mature stage, weak wind intensity occurred when wind shear increase as given in the WRF standard-release and the 20 % decreasing scenario. Different situation is found in the 20 % increasing scenario where wind shear tend to weak and lead to strong wind intensity at this stage. Meanwhile, the reduction of moisture supply at 850-700 hPa resulting from 20 % decreasing relative humidity play a major role in the weakening of wind intensity and reduces mechanical energy of the cycle process as much as 300 J kg-1.
Keyword: