Judul: Peningkatan Produksi Eksopolisakarida pada Escherichia coli melalui Peningkatan Stres Oksidatif dan Penghilangan rpoS
Abstrak: Eksopolisakarida (EPS) merupakan polimer kompleks yang disekresikan mikroorganisme termasuk Escherichia coli ke lingkungan dan dihasilkan sebagai perlindungan hingga menginisiasi pembentukan biofilm. EPS dapat diproduksi oleh berbagai mikroorganisme dan memiliki struktur kimia yang unik dengan fungsi beragam serta menjadi bahan penting yang dapat diaplikasikan di berbagai sektor industri seperti makanan, farmasi hingga untuk bioremediasi. Adapun faktor-faktor yang menyebabkan terbentuknya EPS diantaranya hiperosmolaritas, oksigen hingga fagositosis. Bakteri E. coli memiliki gen rpoS yang merupakan global regulator dalam menghadapi kondisi stress. Konsenterasi oksigen terlarut pada kultur bakteri dengan jumlah tinggi menyebabkan sel mengalami stress oksidatif sehingga memicu terbentuknya EPS sebagai respon pertahanan sel. Peningkatan produksi EPS dapat dilakukan dengan meningkatkan stres oksidatif terhadap sel bakteri E. coli dan penghilangan global regulator stress dari E. coli yaitu gen rpoS. Tahap awal dari penelitian ini adalah penentuan pengaruh laju pengadukan terhadap produksi eksopolisakarida dimana pengadukan tersebut berfungsi sebagai stres oksidatif fisik yang dilakukan secara bertingkat pada kultur bergoyang (80 rpm, 100 rpm, 120 rpm dan 140 rpm) menggunakan E. coli BW25113 (sel induk) ditumbuhkann pada media LB selama 24 jam suhu 37ºC. Tahap selanjutnya adalah penentuan pengaruh penghilangan rpoS terhadap akumulasi EPS dengan penambahan hidrogen peroksida (H2O2) pada dua variasi konsenterasi (10 mM dan 20 mM) sebagai stres oksidatif kimiawi E. coli BW25113-ΔrpoS (mutan rpoS) pada media M9 ditumbukan 24 jam, suhu 37ºC. Jumlah EPS yang dihasilkan ditentukan berdasarkan nilai total karbohidrat. Hasil menunjukkan dengan peningkatan laju putaran (rpm) pada kultur, produksi EPS menurun seiring ditingkatkannya rpm. Penurunan tersebut diduga disebabkan karena shear stress atau tegangan geser sehingga pembentukan EPS terhambat. Oleh karena itu, karena pada pemberian stres oksidatif secara fisik tren EPS menurun, dilanjutkan dengan penambahan H2O2 sebagai stres oksidatif kimiawi dimana pertumbuhan sel diamati per tiga jam selama 24 jam dan diperoleh hasil pada jam ke-9 terjadi peningkatan produksi EPS dengan jumlah tertinggi, lalu dilakukan pengujian terkait mekanisme metabolisme dihasilkannya EPS berasal dari regulasi rpoS atau non rpoS dengan membandingkan dua strain yakni BW25113 dan ΔrpoS dan hasilnya nilai EPS yang tertinggi dihasilkan oleh ΔrpoS sehingga selanjutnya strain mutan digunakan untuk melihat akumulasi EPS yang terbentuk dengan penambahan H2O2 0 mM, 10 mM dan 20 mM. Hasilnya semakin tinggi H2O2 yang diberikan berbanding lurus dengan nilai EPS yang diperoleh. Oleh karena itu, pemberian stres oksidatif dengan penggunaan E. coli yang telah dihilangkan gen rpoS dapat digunakan untuk menghasilkan EPS, hasilnya akan semakin meningkat seiring dengan peningkatan konsenterasi H2O2.
Keyword: Eksopolisakarida, Escherichia coli, mutan rpoS, stres oksidatif

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

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: