Investigation on performance of Saccharomyces cereviceae :: Determination of Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase location and glycolysis modelling in wild type, HXT1, HXT7 and TM6*

HADIAH, Fitri, Ir. Suryo Purwono, MA.Sc.,Ph.D

2006 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Kebutuhan dunia akan bioetanol sebagai alternatif energi telah merangsang berbagai penelitian mengenai biaya dan efisiensi dari proses produksi bioetanol. Bioetanol diproduksi melalui proses fermentasi gula (glikolisis) menggunakan enzim dari beberapa jenis yeast yang spesifik (umumnya Saccharomyces cereviceae). Optimisasi sel yeast dan proses produksi bioetanol untuk meningkatkan yield etanol, dapat dilakukan dengan mempelajari lokasi enzim yang digunakan dan rangkaian glikolisis secara keseluruhan. Penelitian ini difokuskan pada penyelidikan lokasi dari Glyceraldehyde 3-Phosphate dehydrogenase (Tdh1, Tdh2, dan Tdh3) dalam Saccharomyces cereviceae CEN.P.K. (wild type). Penelitian ini juga menyusun sebuah model yang menyeluruh untuk glikolisis secara aerob pada beberapa strain Saccharomyces cereviceae CEN.P.K. (Wild type, HXT1, HXT7, dan TM6*). Lokasi Tdh diselidiki dengan menggunakan system pelabelan Green Fluorescence Protein (GFP). Saccharomyces cereviceae CEN.P.K. (wild type) yang telah diberi label ini, ditumbuhkan dalam media YNB yang mengandung 20gr/L glukosa pada berbagai kondisi osmotic stress. Model glikolisis dalam penelitian ini berdasarkan pada penelitian kultivasi kontinyu secara aerob yang telah dilakukan sebelumnya. Tdh1, Tdh2, dan Tdh3 dalam Saccharomyces cereviceae CEN.P.K (Wild Type) baik pada fase pertumbuhan eksponensial maupun pada fase stationary, terletak di nukleus dan sitoplasma, bahkan pada kondisi osmotic stress. Model glikolisis yang menyeluruh telah dicoba dikembangkan dalam penelitian ini. Model ini terdiri dari 19 reaksi, yang meliputi reaksi-reaksi yang terlibat dalam glikolisis, evaluasi karbondioksida dan reaksi respirasi. Program yang digunakan untuk pemodelan adalah Gepasi versi 3.30 (www.gepasi.org). Model yang diajukan memprediksi time-dependent metabolic states dari Saccharomyces cereviceae CEN.P.K (Wild type, HXT1, HXT7, dan TM6*) selama efek jangka pendek dari glukosa, rate maksimum dan beberapa konstanta laju untuk setiap strain. Rate PFK adalah rate enzim kunci yang membedakan karakter dari strain.

A worldwide interest in the utilization of bio ethanol as an energy source has stimulated studies on the cost and efficiency of industrial processes for ethanol production. Ethanol is produced from sugar fermentation (glycolysis) by enzymes that produce from specific yeast varieties (largely Saccharomyces cereviceae). Optimization of yeast cell and the ethanol production process to increase ethanol yield can be done by studying enzymes location and glycolysis pathway as a whole system. This work has focused on investigating the location of Glyceraldehyde 3-Phosphate dehydrogenase (Tdh1, Tdh2, and Tdh3) in Saccharomyces cereviceae CEN.P.K as catalyst in ethanol production reaction. It also constructed a comprehensive model for aerobic glycolysis in different strain of Saccharomyces cereviceae CEN.P.K (Wild Type, HXT1, HXT7 and TM6*). Location of Tdh:s, Saccharomyces cereviceae CEN.P.K (Wild Type) was investigated by using Green Fluorescence Protein (GFP) labelling for Tdh that was grown in YNB medium containing 20g/L glucose with different osmotic stress. Glycolysis modelling in this work was based on aerobic continuous cultivation that has been done before. Tdh1, Tdh2, and Tdh3 in Saccharomyces cereviceae CEN.P.K (Wild Type) either in exponential growth phase or stationary phase were located in cytoplasm and nucleus even in osmotic stress condition. A comprehensive model has been developed consisting of 19 reaction rates, which included the reaction of glycolysis, carbon dioxide evaluation and respiratory chains. The program used for the modelling was Gepasi version 3.30 (www.gepasi.org). The proposed model predicted time-dependent metabolic states of Saccharomyces cereviceae CEN.P.K (Wild type, HXT1, HXT7, and TM6*) cells during the short-term glucose effect, maximum rate and some rate constant for each strain. PFK rate was a key enzymes rate that distinguished the strains performance.

Kata Kunci : Glikolisis,Energi Alternatif,Bioetanol,Saccharomyces cereviceae, glikolisis, Saccharomyces cereviceae CEN.P.K, glyceraldehyde 3- Phosphate dehydrogenase, gepasi