Upaya Kloning dan Karakterisasi Protein BcsB dari Bacillus sp. T3 secara In Silico

Ni Nyoman Sista Jayasanti, M. Saifur Rohman, M.Si., M.Eng., Ph.D; Widhi Dyah Sawitri, M.Agr., Ph.D

2024 | Tesis | S2 Bioteknologi

Biosintesis selulosa pada bakteri dikendalikan oleh kompleks protein bacterial cellulose synthase (Bcs) yang terdiri dari dua subunit utama, yaitu BcsA dan BcsB. BcsA merupakan subunit katalitik dan BcsB merupakan protein periplasmik yang berperan dalam proses translokasi selulosa. Pada bakteri Gram negatif Rhodobacter sphaeroides dan Escherichia coli K-12, biosintesis selulosa bergantung pada keberadaan subunit BcsB. Namun, penelitian mengenai subunit BcsB masih terbatas pada kelompok bakteri Gram negatif. BcsB pada bakteri Gram positif masih belum banyak dilaporkan, sehingga penelitian mengenai BcsB dari bakteri Gram positif menarik untuk dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan rekombinan BcsB Bacillus sp. T3, mengetahui karakteristik dan fungsi BcsB dari Bacillus sp. T3. Gen penyandi bcsB dari Bacillus sp. T3 telah berhasil diisolasi kemudian disisipkan pada vektor plasmid pET28a(+) dan ditransformasikan pada sel E. coli BL21(DE3) dengan metode heat shock. Analisis karakteristik dan fungsi protein BcsB dilakukan dengan analisis in silico yang meliputi analisis filogenetik menggunakan NCBI dan MEGA-X, parameter fisikokimia menggunakan Expasy ProtParam, analisis struktur protein menggunakan SWISS-MODEL dan ChimeraX, dan prediksi fungsi protein menggunakan MOTIF, TMHMM 2.0 dan SignalP-6.0. Kloning bcsB Bacillus sp. belum berhasil dilakukan karena tidak terdeteksi pita gen bcsB pada ukuran 2097 bp saat insert check. BcsB Bacillus sp. T3 memiliki kemiripan dengan cellulose biosynthesis cyclic di-GMP-binding regulatory protein BcsB dari kelompok bakteri mesofilik Bacillus subtilis dengan persen identitas sebesar 99,86%. BcsB Bacillus sp. T3 memiliki motif bacterial cellulose synthase subunit dan termasuk dalam kelompok famili protein cellulose synthase. Berdasarkan analisis struktur, BcsB Bacillus sp. T3 merupakan protein membran, memiliki sinyal peptida, transmembran heliks dan galactose-binding like-domain. BcsB dari Bacillus sp. T3 diprediksikan memiliki fungsi dalam translokasi glukan. Penelitian lebih lanjut seperti ko-ekspresi dan molecular docking dapat dilakukan untuk mengetahui fungsi BcsB dan kompleks proteinnya dalam sintesis selulosa.

Cellulose biosynthesis in bacteria is controlled by two primary subunits of the bacterial cellulose synthase complex, namely BcsA and BcsB. BcsA subunit is the catalytic core and BcsB subunit is a periplasmic protein that involved in translocation process. In Gram negative bacteria Rhodobacter sphaeroides and Escerichia coli K-12, cellulose biosynthesis is dependent on the presence of BcsB subunit. However, in Gram positive bacteria, the research on BcsB has not been widely reported, so the research related Gram positive BcsB is noteworthy. The purpose of this study is to obtain BcsB recombinant from Bacillus sp. T3 and to understand the properties and function of BcsB Bacillus sp. T3. The bcsB gene was transformed into E. coli BL21 (DE3) by heat shock method. In silico analysis included phylogenetic analysis done by NCBI and MEGA-X, physicochemical analysis using Expasy ProtParam, protein structure analysis by SWISS-MODEL and ChimeraX, and protein function using MOTIF, TMHMM 2.0, and SignalP-6.0. The bcsB gene in this study has not been successfully to be cloned. BcsB Bacillus sp. T3 shares 99.86% similarity with cyclic di-GMP-binding regulatory protein BcsB from Bacillus subtilis. BcsB Bacillus sp. T3 is a member of cellulose synthase protein family and possesses a transmembrane helix, signal peptide, and galactose-domain binding-like. It is predicted that BcsB from Bacillus sp. T3 has a role in glucan translocation. Further analysis such as co-expression and molecular docking is necessary to investigate the role of BcsB in cellulose biosynthesis.

Kata Kunci : Bacillus sp. T3, bacterial cellulose synthase, BcsB, selulosa.