BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Enzim

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Enzim adalah biomolekul protein yang berfungsi sebagai katalis dalam
suatu reaksi kimia. Produk yang dihasilkannya spesifik sehingga dapat
diperhitungkan dengan mudah. Enzim menjadi primadona industri saat ini dan di
masa yang akan datang, karena enzim ramah lingkungan dan dapat menghemat
energi secara signifikan. Salah satu enzim yang penting dalam industri adalah
enzim lipase.
Enzim
lipase
berperan
penting
dalam
reaksi-reaksi
esterifikasi,
transesterifikasi (Wang et al., 2009; Jaeger et al., 1994; Saxena et al., 2003) dan
berfungsi dalam hidrolisis lemak, mono-, di-, dan trigliserida untuk menghasilkan
asam lemak bebas dan gliserol (Suzuki et al., 1988; Kosugi et al., 1990). Enzim
ini juga berfungsi sebagai katalis reaksi organik (Jaeger et al., 1999). Lipase
adalah enzim yang penting dan banyak digunakan pada berbagai aplikasi industri,
seperti industri farmasi, makanan, detergen, kertas (Pogori et al., 2007 ; Sharma et
al., 2001) Lipase telah secara luas digunakan untuk modifikasi lemak dan sintesis
senyawa khusus seperti obat, polimer, biodiesel, biosurfaktan dan lain-lain
(Kazlauskas dan Bornscheuer, 1998). Bell et al. (2002) melaporkan, sebanyak
1000 ton lipase digunakan dalam industri detergen sebagai bahan pendegradasi
lemak setiap tahunnya. Produksi lipase telah dilakukan di beberapa negara maju.
Harga lipase impor relatif mahal, misalnya harga lipase dengan merk dagang
Lipozyme IM, BIO-lipase, dan Lipolase mencapai 25 juta rupiah per Kg (Kao
Corporation, 2004).
Penggunaan yang begitu luas membuat permintaan pasar akan enzim lipase
meningkat,
sehingga
mendorong
pencarian
sumber-sumber
baru
untuk
menghasilkan enzim ini. Lipase dapat dihasilkan dari berbagai sumber, seperti
binatang, tanaman dan mikroorganisme. Namun, dalam aplikasi industri, lipase
dari mikroorganisme dianggap lebih menarik, karena pertumbuhan mikroba yang
cepat, dapat dikembangkan pada media yang murah, mudah dimodifikasi secara
1
2
genetik, dapat menghasilkan enzim dengan yield dan fleksibilitas yang tinggi dan
relatif stabil terhadap pengaruh musiman (Jaeger dan Eggert, 2002). Indonesia
dengan keanekaragaman hayatinya berpeluang besar untuk mengembangkan
produksi lipase dari mikroba lokal. Eksplorasi mikroba lipolitik lokal telah banyak
dilakukan, namun hingga saat ini produksi lipase skala komersial belum terdapat
di pasaran.
Beberapa genus bakteri yang telah diketahui sebagai penghasil lipase antara
lain Bacillus, Pseudomonas, Alcaligenes, Arthrobacter, Chromobacterium, dan
Staphylococcus (Jaeger et al.1999; Pandey et al. 1999; Beisson et al. 2000).
Diantara mikroba penghasil lipase adalah bakteri Azospirillum. Azospirillum
merupakan bakteri tanah penambat nitrogen nonsimbiotik. Bakteri ini hidup bebas
di dalam tanah, baik di sekitar maupun dekat dengan perakaran. Azospirillum sp.
JG3 adalah salah satu spesies dari genus Azospirillum yang diisolasi dari akar
tanaman jagung. Bakteri ini menunjukkan aktivitas lipase yang cukup tinggi
sehingga menarik untuk dikaji sebagai sumber lipase.
Cowan (1996) dalam pembahasannya mengenai teknologi enzim dalam
industri melaporkan bahwa sebagian besar enzim yang telah digunakan di industri
ternyata merupakan hasil rekayasa, baik rekayasa pada tingkat genetik maupun
protein. Salah satu pendekatan untuk memproduksi enzim rekombinan pada skala
komersial adalah dengan cara kloning, yaitu dengan memindahkan gen pengkode
enzim tertentu ke inang (host), dengan harapan tingkat sekresi yang tinggi dari
inang terhadap enzim tertentu, karena tingkat jumlah enzim yang disekresi dari
mikroba asalnya (tanpa kloning) biasanya lebih rendah dibandingkan dengan hasil
rekombinan.
Apabila gen pengkode lipase dari bakteri Azosprillum sp. JG3 dengan sifat
unggul diekspresikan ke dalam bakteri inang/host seperti Escherischia coli, maka
bakteri inang akan dapat menghasilkan lipase dengan sifat yang unggul pula.
Salah satu pendekatan untuk melakukan penggandaan/kloning gen lipase
Azosprillum sp. JG3 secara lengkap adalah dengan memperoleh informasi
mengenai bagian gen tersebut. Informasi ini dapat diperoleh dengan melakukan
teknik Polymerase Chain Reaction (PCR) terhadap DNA genom Azospirillum sp.
3
JG3 dengan menggunakan primer yang didesain berdasarkan urutan nukleotida
pengkode gen lipase bakteri Azospirillum lain yang telah dipublikasi dalam
genebank.
Kajian molekuler terhadap gen penyandi lipase dari bakteri Azospirillum sp.
JG3 menarik untuk dilakukan dalam kepentingan analisis struktur dan fungsi dari
gen tersebut, sehingga dapat digunakan untuk penggandaan (kloning gen),
ekspresi dan manipulasi gen lipase ke arah upaya produksi enzim lipase dalam
skala besar yang memiliki sifat-sifat unggul, sehingga diharapkan akan menjadi
sumber penghasil enzim lipase yang potensial di Indonesia.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, permasalahan yang muncul dalam
penelitian ini adalah
1.
Bagaimana urutan primer untuk mengamplifikasi fragmen gen pengkode
lipase bakteri Azospirillum sp. JG3?
2.
Bagaimana urutan
nukleotida pengkode
enzim
lipase dari
bakteri
Azospirillum sp. JG3?
1.3 Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah diatas, tujuan dari penelitian ini adalah:
1.
Mendapatkan primer untuk amplifikasi fragmen gen pengkode enzim lipase
bakteri Azospirillum sp. JG3
2.
Mendapatkan urutan fragmen nukleotida pengkode enzim lipase dari bakteri
Azospirillum sp. JG3
3.
Mendapatkan informasi homologi/kemiripan urutan nukleotida fragmen gen
pengkode enzim lipase antara Azospirillum sp. JG3 dengan Azospirillum lain
dalam satu genus.
1.4 Manfaat Penelitian
Informasi yang diperoleh dari penelitian ini berupa urutan nukleotida
pengkode enzim lipase dari bakteri Azospirillum sp JG3. Urutan ini selanjutnya
4
dapat digunakan dalam rangka proses penggandaan (kloning gen), ekspresi dan
manipulasi gen lipase ke arah upaya produksi enzim lipase dalam skala besar yang
memiliki sifat-sifat unggul, sehingga diharapkan akan menjadi sumber penghasil
enzim lipase yang potensial di Indonesia.