Ekuilibrium Unfolding Protein B-sheet, Streptavidin
EKUILIBRIUM UNFOLDING PROTEIN
p-SHEET, STREPTAVIDIN
Oleb
S UWA R T I
F02499115
2003
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
EKUILIBRIUM UNFOLDING PROTEIN
SHEET,
STREPTAVIDIN
OIeb
SWARTI
F02499115
SKRIPSI
Sebagai salah satu syaTat untUk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
JURUSAN TENOLOGI PANGAN DAN GIZI
Fkultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
2003
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
EKUILIBRIUM UNFOLDING PROTEIN
p-SHEET, STREPTAVIDIN
SKIPSI
Sebagai salah satu syarat ntk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
JURUSAN TENOLOGI PANGAN DAN GIZI
Fakultas Teknologi Pertanian
nstitut Pertanian Bogor
Oleh
SUWARTI
F024991l5
Dilahirkan pada tanggal19 Agostus 1981
Di Jakarta
Tangal Lulus:
Oktober 2003
Disetujui,
B
r!b! er
2003
Dr. Ir. Dahrul Syab, M.Sc
Dosen Pembimbing II
Dosen Pembimbing I
Suwarti. F024991lS. Ekuilibrium Unfolding Protein P.sheet, Sreptavidin. Di bawah
bimbingan Dahrul Syah dan Alef Budi Witarto.
lNGKASAN
Suatu protein hams berada dalam sruktur yang tepat agar dapat menampilakn
sifat ungsionalnya. Protein yang dalam keadaan natihersusun atas struktur primer,
sekunder, tersier, maupun kuartener dengan derajat pengaturan yang tinggi. Sktur
primer protein tersusun atas rankaian asam amino yang
berurutan. Sr
sekunder tersusun atas rantai a-helx dan p-sheet. Sedankan sruktur sekunder akan
saling berinteraksi membentuk sruktur tersier atau kuartener dengan kode yang
masih menjadi misteri hingga ii. Suatu protein yang berada dalam keadaan
natifnya dikatakan berada dalam keadaan folding. Sebalinya, jika suatu protein
kehilangan struktur alaminya, maka protein tersebut berada dalam keadan unfolding.
Stmktur unfolding sendiri hingga kini dianggap berada dalam model random koil.
Protein folding dapat berubah menjadi unfolding melalui beberapa cara, salah
satunya adalah dengan denaturasi. Perubahan folding menjadi unfolding ini biasa
digunakan untuk mengetahui tinkat stabilitas suatu protein. Terdapat beberapa cara
untuk mengamati perubahan keadan folding menjadi unfolding, antara lain :
elektroforesis, romatografi, atauplUl spektroskopi. Metode spekroskopi sendiri
dapat dilakukan dengan beberapa cara antara lain : absorbansi ulraviolet (),
fluoresensi, Circular Dichroism (CD) dan. Nuclear Magnetic Resonance (NMR).
Dalam penelitian ini dilakukan metode spektroskopi dengan fluoresensi untuk
mengetahui perubahan kondisi folding protein sreptavidin.
Streptavidin merupakan protein yang niemiliki sr homotetramer dengan
berat molekul 14 kDa untuk tiap subuninya. Protein ini mengikat biotin seperti
layaknya
ikatan
antara
ligan-reseptor.
Streptavidin
diperoleh
dari
bakteri
Streptomyces avidinii dan tersusun atas struktur p-sheet.
Pada penelitian yang t elab dilakukan, ingin diketahui stabilitas streptavidin
terhadap
denaturasi
khususnya
melalui
penambahan
denaturan
yakni
Kemudian, protein yang telah didenaturasi diukur intensitas luoresennya
urea.
nelalui
spektroluorimeter. Pengukuran intensitas dilakukan terhadap enam residu triptofan,
yang
terdapat di bagian inti hidrofobik
streptavidin. Apabila protein folding
mengalami perubahan struktur menjadi unfolding, residu triptofan yang sebelunnya
terdapat di dalam inti , akan terekspos keluar dan kelarutannya terhadap lingklUlgan
yang hidroilik
akan meningkat. Gejala irri dapat diamati melalui perubahan
intensitas dari triptofan, mengingat triptofan adalab asan amino yang bersifat
fluoresen.
Perubahan intensitas yang kemudian dikonversikan menjadi ..GoH20, , dan
[urea]!2' Ketiga nilai inilah yang menjadi parameter kestabilan streptavidin.
..GoH20
menggambarkan perubahan
. Nilai
energi bebas air pada sampel. Nilai m
menyatakan nilai ketergantungan protein tebadap denaturan, dan nilai [urea)l2
menunjukkan konsentrasi urea yang dibutuhkan untuk membuat
setengah reaksi
folding menjadi unfolding. Selain itu dilakukan pula denaturasi terbadap sreptavidin
biotin sebagai pembanding.
Dari
hasil
penelitian,
diperoleh
nilai .GoH20 untuk
streptavidin
dan
sreptavidin-biotin adalah -0.8 kkalfmol dan -0.4 kkaUmolM. Sedangkan nilai m
untuk
streptavidin
dan
sreptavidin-biotin
adalah
6.75
kkaUmolM
dan
0.67
kkalfmolM. Untuk nilai [urea)ll2 diperoleh nilai untuk sreptavidin sebesar 7.5 \1 dan
sreptavidin-biotin 8.5 M. Dengan demikian, nampak pengaruh biotin sebagai ligan
dari streptavidin cukup nyata untuk mempertahankan konfonnasi folding dari
denaturasi.
KATAPENGANTR
Segala puji hanya bagi Allb SWT, yang Maba Tabu yang terbaik untuk
setiap hambaNya, hingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Selama
penye1esaian tugas ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada berbagai
pihak antara lain:
1. Bapak r. r. Drul Syab, M.Sc, selaku dosen pembimbing I yang !elah
banyak
memberikan
bimbingan
selna
masa
studi
di
TPG
dan
penyelesaian tugas akhir
2.
Bapak Dr. Arief Budi Witarto, M.Eng, selaku diosen pembimbing II yang
banyak menberikan bimbingan selama penyelesaian tugas akhir.
3.
Ibu D r. I r. Fransisca Rungkat Z akaria, MSc, se1aku dosen penguji yang
te1ah
4.
roenyediakan waktu untuk penulis
Ibu, pemberi cinta tiada henti. Mba n Mas yang telah banyak mensuport
adiknya, Juwita atas keceiaannya dan seluruh anggota keluarga yang lain
5.
Bapak Budi Saksono, M.Sc dan Awan Pumawan S.Si yang banyak
memberikn bantuan.
6.
Tenan-tenan di Lab. Protein Engineering: Ibu Ekc, Mba Rina, Mas
Alam, Mas Jrwan, Mas Hadi, Ipak, Desi, Iqbal dan Iyan (kapan ke ITB
lagi?) atas bantuan dan dukungannya.
7.
Para laboran TPG, Pak Wabid, Pak Rozak, Teh Ida, Pak Koko, Pak
Solihin, Pak Sobirin, dan yang lain atas bantuannya.
8.
Ridwan, Rizal, dan Uerit, untuk kebersamaannya. We've made it guys.
9.
The "D-ers", Epit, Meirz, Della, Itinx, SQ, Ajeng, Ndari, Desty, Wylma,
QQ, Nani, Ika, Dian, and the rest. Without you guys my last four years
won't be eolourfull.
10. Tenan-tenan di TPG 99, Eehi, lntan, Niko, Gembit, Ane, Zaza (untuk
laptopnya), dan yang lain. Makasih'ya untuk semua kenangannya.
11. Keluarga Arsida 4, May (the best roomate), Vieee, lntan, Erly, Tita, Silvi,
M'Zuli, Sri.
12. Keluarga lAS C PB, Muli, Anto, Andi, Avie, Yusuf, Jihan, dan
tenan-tenan lOP X.
13. Dheni Mita Mala, atas bantuan, dukungan dan kasih sayangnya. Never
thought would have you in that hard moment.
Penulis menyadari bahwa tulisan ini masih jauh dan sempuma. Oleh
karenanya penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari
berbagai pihak.
Bogor, Oktober 2003
Penuis
II
DAfARISI
Halaman
KATA PENGANTAR ......................................... ............................... .
I
DAFTAR ISI..... ....................................................................................
III
DAFT..R TABEL...............................................................................
v
DAFTAR GAMBAR ............................................................................
VI
DAFTAR LAMPRAN.........................................................................
Vll
I. PENDAHULUAN.............................................................................
1
A. LATAR BELAKANG............................................ .................
1
B. TUJUAN PENELITIAN.........................................................
2
II. TINJAUAN PUSTAKA...................................................................
3
A. FOLDING PROTEIN..............................................................
3
B. SPEKTROSKOPI FLUORESENS...........................................
13
C. STREPTAVDIN.....................................................................
22
I1I.BAHAN DAN METODE PENELITIAN........................................
31
A. BAHAN DAN ALAT PENELITIAN.....................................
31
B. METODE................................................................................
32
C. TEMPAT PENELITIAN.........................................................
33
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................
34
A.
KEMURNIAN SAMPEL ....................................................
B.
PENGARUH
TERHADAP
KONSENTRASI
METODE
34
PROTEIN
SPEKTROSKOPI
FLUORESEN ......................................................................
36
C.
KEMAMPUAN REFOLDING STREPTAVDIN ..............
38
D.
PROSES DENATURASI STREPTAVIDIN DJUKUR
DENGAN SATU TITIK EMIS!..........................................
E.
PROSES DENATURASI STREPTAVDIN YANG
DJUKUR DENGAN SPEKTRUM EMISI .........................
F.
40
EFEK
PENAMBAHAN
BIOTIN
PADA
DENATURASI STREPTAVIDIN ......................................
III
42
43
G. TARAPAN DENATURASI................................................
H.
MODEL
PERKIRAAN
TARAP
49
PROSES
DEN ATURASI .... ................................ .......... ....................
..
58
v. KESIMPULAN D AN SARAN........................................................
61
DAFTAR PUSTAKA...........................................................................
64
LAMPlRAN..........................................................................................
66
IV
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel I.
Tabel 2.
Tabel 3.
Tabel 4
Tabel 5.
Karakteristik intrinsik kromofor
. . . . . . . . . . . ....... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
Nilai intensitas streptavidin pada berbagai konsentrasi. . . .......
36
Nilai yf. u, fu untuk denaturasi tahap III Streptavidin-biotin
57
.
..
..
Nilai yf, u, u, K, .G untuk denaturasi tabap III Sreptavidin...
Nilai �GOH20, m, {urea1J!2 dari Streptavidin dengan dan
tanpa biotin ... ... . .. ..
.
.
.
. .
..........
.
...
v
.
...............
....
:....................................
57
57
p-SHEET, STREPTAVIDIN
Oleb
S UWA R T I
F02499115
2003
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
EKUILIBRIUM UNFOLDING PROTEIN
SHEET,
STREPTAVIDIN
OIeb
SWARTI
F02499115
SKRIPSI
Sebagai salah satu syaTat untUk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
JURUSAN TENOLOGI PANGAN DAN GIZI
Fkultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
2003
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
EKUILIBRIUM UNFOLDING PROTEIN
p-SHEET, STREPTAVIDIN
SKIPSI
Sebagai salah satu syarat ntk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
JURUSAN TENOLOGI PANGAN DAN GIZI
Fakultas Teknologi Pertanian
nstitut Pertanian Bogor
Oleh
SUWARTI
F024991l5
Dilahirkan pada tanggal19 Agostus 1981
Di Jakarta
Tangal Lulus:
Oktober 2003
Disetujui,
B
r!b! er
2003
Dr. Ir. Dahrul Syab, M.Sc
Dosen Pembimbing II
Dosen Pembimbing I
Suwarti. F024991lS. Ekuilibrium Unfolding Protein P.sheet, Sreptavidin. Di bawah
bimbingan Dahrul Syah dan Alef Budi Witarto.
lNGKASAN
Suatu protein hams berada dalam sruktur yang tepat agar dapat menampilakn
sifat ungsionalnya. Protein yang dalam keadaan natihersusun atas struktur primer,
sekunder, tersier, maupun kuartener dengan derajat pengaturan yang tinggi. Sktur
primer protein tersusun atas rankaian asam amino yang
berurutan. Sr
sekunder tersusun atas rantai a-helx dan p-sheet. Sedankan sruktur sekunder akan
saling berinteraksi membentuk sruktur tersier atau kuartener dengan kode yang
masih menjadi misteri hingga ii. Suatu protein yang berada dalam keadaan
natifnya dikatakan berada dalam keadaan folding. Sebalinya, jika suatu protein
kehilangan struktur alaminya, maka protein tersebut berada dalam keadan unfolding.
Stmktur unfolding sendiri hingga kini dianggap berada dalam model random koil.
Protein folding dapat berubah menjadi unfolding melalui beberapa cara, salah
satunya adalah dengan denaturasi. Perubahan folding menjadi unfolding ini biasa
digunakan untuk mengetahui tinkat stabilitas suatu protein. Terdapat beberapa cara
untuk mengamati perubahan keadan folding menjadi unfolding, antara lain :
elektroforesis, romatografi, atauplUl spektroskopi. Metode spekroskopi sendiri
dapat dilakukan dengan beberapa cara antara lain : absorbansi ulraviolet (),
fluoresensi, Circular Dichroism (CD) dan. Nuclear Magnetic Resonance (NMR).
Dalam penelitian ini dilakukan metode spektroskopi dengan fluoresensi untuk
mengetahui perubahan kondisi folding protein sreptavidin.
Streptavidin merupakan protein yang niemiliki sr homotetramer dengan
berat molekul 14 kDa untuk tiap subuninya. Protein ini mengikat biotin seperti
layaknya
ikatan
antara
ligan-reseptor.
Streptavidin
diperoleh
dari
bakteri
Streptomyces avidinii dan tersusun atas struktur p-sheet.
Pada penelitian yang t elab dilakukan, ingin diketahui stabilitas streptavidin
terhadap
denaturasi
khususnya
melalui
penambahan
denaturan
yakni
Kemudian, protein yang telah didenaturasi diukur intensitas luoresennya
urea.
nelalui
spektroluorimeter. Pengukuran intensitas dilakukan terhadap enam residu triptofan,
yang
terdapat di bagian inti hidrofobik
streptavidin. Apabila protein folding
mengalami perubahan struktur menjadi unfolding, residu triptofan yang sebelunnya
terdapat di dalam inti , akan terekspos keluar dan kelarutannya terhadap lingklUlgan
yang hidroilik
akan meningkat. Gejala irri dapat diamati melalui perubahan
intensitas dari triptofan, mengingat triptofan adalab asan amino yang bersifat
fluoresen.
Perubahan intensitas yang kemudian dikonversikan menjadi ..GoH20, , dan
[urea]!2' Ketiga nilai inilah yang menjadi parameter kestabilan streptavidin.
..GoH20
menggambarkan perubahan
. Nilai
energi bebas air pada sampel. Nilai m
menyatakan nilai ketergantungan protein tebadap denaturan, dan nilai [urea)l2
menunjukkan konsentrasi urea yang dibutuhkan untuk membuat
setengah reaksi
folding menjadi unfolding. Selain itu dilakukan pula denaturasi terbadap sreptavidin
biotin sebagai pembanding.
Dari
hasil
penelitian,
diperoleh
nilai .GoH20 untuk
streptavidin
dan
sreptavidin-biotin adalah -0.8 kkalfmol dan -0.4 kkaUmolM. Sedangkan nilai m
untuk
streptavidin
dan
sreptavidin-biotin
adalah
6.75
kkaUmolM
dan
0.67
kkalfmolM. Untuk nilai [urea)ll2 diperoleh nilai untuk sreptavidin sebesar 7.5 \1 dan
sreptavidin-biotin 8.5 M. Dengan demikian, nampak pengaruh biotin sebagai ligan
dari streptavidin cukup nyata untuk mempertahankan konfonnasi folding dari
denaturasi.
KATAPENGANTR
Segala puji hanya bagi Allb SWT, yang Maba Tabu yang terbaik untuk
setiap hambaNya, hingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Selama
penye1esaian tugas ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada berbagai
pihak antara lain:
1. Bapak r. r. Drul Syab, M.Sc, selaku dosen pembimbing I yang !elah
banyak
memberikan
bimbingan
selna
masa
studi
di
TPG
dan
penyelesaian tugas akhir
2.
Bapak Dr. Arief Budi Witarto, M.Eng, selaku diosen pembimbing II yang
banyak menberikan bimbingan selama penyelesaian tugas akhir.
3.
Ibu D r. I r. Fransisca Rungkat Z akaria, MSc, se1aku dosen penguji yang
te1ah
4.
roenyediakan waktu untuk penulis
Ibu, pemberi cinta tiada henti. Mba n Mas yang telah banyak mensuport
adiknya, Juwita atas keceiaannya dan seluruh anggota keluarga yang lain
5.
Bapak Budi Saksono, M.Sc dan Awan Pumawan S.Si yang banyak
memberikn bantuan.
6.
Tenan-tenan di Lab. Protein Engineering: Ibu Ekc, Mba Rina, Mas
Alam, Mas Jrwan, Mas Hadi, Ipak, Desi, Iqbal dan Iyan (kapan ke ITB
lagi?) atas bantuan dan dukungannya.
7.
Para laboran TPG, Pak Wabid, Pak Rozak, Teh Ida, Pak Koko, Pak
Solihin, Pak Sobirin, dan yang lain atas bantuannya.
8.
Ridwan, Rizal, dan Uerit, untuk kebersamaannya. We've made it guys.
9.
The "D-ers", Epit, Meirz, Della, Itinx, SQ, Ajeng, Ndari, Desty, Wylma,
QQ, Nani, Ika, Dian, and the rest. Without you guys my last four years
won't be eolourfull.
10. Tenan-tenan di TPG 99, Eehi, lntan, Niko, Gembit, Ane, Zaza (untuk
laptopnya), dan yang lain. Makasih'ya untuk semua kenangannya.
11. Keluarga Arsida 4, May (the best roomate), Vieee, lntan, Erly, Tita, Silvi,
M'Zuli, Sri.
12. Keluarga lAS C PB, Muli, Anto, Andi, Avie, Yusuf, Jihan, dan
tenan-tenan lOP X.
13. Dheni Mita Mala, atas bantuan, dukungan dan kasih sayangnya. Never
thought would have you in that hard moment.
Penulis menyadari bahwa tulisan ini masih jauh dan sempuma. Oleh
karenanya penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari
berbagai pihak.
Bogor, Oktober 2003
Penuis
II
DAfARISI
Halaman
KATA PENGANTAR ......................................... ............................... .
I
DAFTAR ISI..... ....................................................................................
III
DAFT..R TABEL...............................................................................
v
DAFTAR GAMBAR ............................................................................
VI
DAFTAR LAMPRAN.........................................................................
Vll
I. PENDAHULUAN.............................................................................
1
A. LATAR BELAKANG............................................ .................
1
B. TUJUAN PENELITIAN.........................................................
2
II. TINJAUAN PUSTAKA...................................................................
3
A. FOLDING PROTEIN..............................................................
3
B. SPEKTROSKOPI FLUORESENS...........................................
13
C. STREPTAVDIN.....................................................................
22
I1I.BAHAN DAN METODE PENELITIAN........................................
31
A. BAHAN DAN ALAT PENELITIAN.....................................
31
B. METODE................................................................................
32
C. TEMPAT PENELITIAN.........................................................
33
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................
34
A.
KEMURNIAN SAMPEL ....................................................
B.
PENGARUH
TERHADAP
KONSENTRASI
METODE
34
PROTEIN
SPEKTROSKOPI
FLUORESEN ......................................................................
36
C.
KEMAMPUAN REFOLDING STREPTAVDIN ..............
38
D.
PROSES DENATURASI STREPTAVIDIN DJUKUR
DENGAN SATU TITIK EMIS!..........................................
E.
PROSES DENATURASI STREPTAVDIN YANG
DJUKUR DENGAN SPEKTRUM EMISI .........................
F.
40
EFEK
PENAMBAHAN
BIOTIN
PADA
DENATURASI STREPTAVIDIN ......................................
III
42
43
G. TARAPAN DENATURASI................................................
H.
MODEL
PERKIRAAN
TARAP
49
PROSES
DEN ATURASI .... ................................ .......... ....................
..
58
v. KESIMPULAN D AN SARAN........................................................
61
DAFTAR PUSTAKA...........................................................................
64
LAMPlRAN..........................................................................................
66
IV
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel I.
Tabel 2.
Tabel 3.
Tabel 4
Tabel 5.
Karakteristik intrinsik kromofor
. . . . . . . . . . . ....... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
Nilai intensitas streptavidin pada berbagai konsentrasi. . . .......
36
Nilai yf. u, fu untuk denaturasi tahap III Streptavidin-biotin
57
.
..
..
Nilai yf, u, u, K, .G untuk denaturasi tabap III Sreptavidin...
Nilai �GOH20, m, {urea1J!2 dari Streptavidin dengan dan
tanpa biotin ... ... . .. ..
.
.
.
. .
..........
.
...
v
.
...............
....
:....................................
57
57