Rekayasa Genetik Rhodotorula toruloides InaCC Y908 Melalui Integrasi Gen PhaA, PhaB, Dan PhaC untuk Produksi Bioplastik

AZIZAH TYAS NUGRAHANTY, Ganies Riza Aristya, S.Si., M.Sc., Ph.D; Prof. Dr. Budi Setiadi Daryono, M.Agr.Sc.

2025 | Tesis | S2 Biologi

Plastik biodegradable merupakan salah satu alternatif plastik ramah lingkungan yang berguna dalam mengurangi ketergantungan terhadap penggunaan plastik konvensional. Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan polyhydroxybutyrate (PHB) melalui rekayasa genetik pada Rhodotorula toruloides dengan mengintegrasikan gen pengkode PhaA, PhaB, dan PhaC menggunakan plasmid pKLAC2. Konfirmasi transformasi dilakukan melalui koloni PCR dan sekuensing Sanger, yang menunjukkan pita DNA pada ukuran yang sesuai, terhadap gen PhaA (500 bp), PhaB (760 bp), dan PhaC (1770 bp). Analisis ekspresi gen melalui RT qPCR memperlihatkan bahwa strain rekombinan R. toruloides memiliki tingkat ekspresi lebih tinggi dibandingkan strain wild type. Fermentasi dilakukan dengan variasi sumber karbon berupa glukosa, xilosa, dan fruktosa pada beberapa konsentrasi. Hasil menunjukkan bahwa konsentrasi sumber karbon tertinggi pada masing-masing perlakuan menghasilkan akumulasi PHB terbesar. Glukosa memberikan hasil PHB tertinggi dibandingkan xilosa dan fruktosa, dengan nilai % PHB biomass mencapai 61%. Analisis FTIR terhadap ekstrak PHB memperlihatkan puncak serapan karakteristik pada 1728 cm?¹ (regangan C=O) dan 1050-1300 cm?¹ (regangan C–O), yang mengonfirmasi keberadaan PHB. Penelitian ini membuktikan potensi R. toruloides rekombinan sebagai host produksi PHB yang efisien dengan memanfaatkan substrat karbon yang bervariasi, serta mendukung pengembangan bioplastik ramah lingkungan melalui pendekatan bioteknologi.

Biodegradable plastics are an eco-friendly alternative to reduce reliance on conventional plastic. This study aims to produce polyhydroxybutyrate (PHB) through genetic engineering in Rhodotorula toruloides by integrating the PhaA, PhaB, and PhaC coding genes using the pKLAC2 plasmid. Transformation confirmation was performed via colony PCR and Sanger sequencing, which revealed DNA bands of the expected sizes for PhaA (500 bp), PhaB (760 bp), and PhaC (1770 bp).. Gene expression analysis via qPCR showed that the recombinant R. toruloides had higher expression levels compared to the wild-type strain. Fermentation was performed with varying carbon sources, including glucose, xylose, and fructose at several concentrations. The results showed that the highest carbon source concentration in each treatment produced the greatest PHB accumulation. Glucose produce the highest PHB yield compared to xylose and fructose, with a % PHB biomass value reaching 61%. FTIR analysis of PHB extracts showed characteristic absorption peaks at 1728 cm?¹ (C=O stretching) and 1050-1300 cm?¹ (C–O stretching), confirming the presence of PHB. This study demonstrates the potential of recombinant R. toruloides as an efficient PHB producing strain capable of utilizing diverse carbon substrates, thereby supporting the development of environmentally friendly bioplastics through a biotechnological approach.

Kata Kunci : Polyhydroxybutyrate, rekayasa genetik, R. toruloides, transformasi