PENGARUH MUTASI TYROSINE TERHADAP PERUBAHAN ENERGI BEBAS GIBBS PADA PROTEIN FOTOAKTIF KUNING

Dian Novitasari, Dr. Eng. Kuwat Triyana, M.Si.

2011 | Tesis | S2 Ilmu Fisika

Kajian pembentukan ikatan hidrogen batas rendah (low-barrier hydrogen bond-LBHB) pada mutan protein fotoaktif kuning (photoactive yellow protein-PYP) telah dilakukan. Penelitian kristalografi sinar X dan kristalografi neutron sebelumnya menyatakan adanya LBHB pada ikatan antara atom oksigen dari hidroksi aromatik pcoumaric acid (pCA) dengan atom hidrogen dari karboksil glutamic acid (E46). Dengan asumsi bahwa kesamaan afinitas proton antara dua atom donor ikatan hidrogen mendominasi pembentukan ikatan hidrogen, dilakukan penggantian pCA dengan tyrosine (Y) yang keduanya memiliki kesamaan sifat kimia. Dari hasil analisis kestabilan PYP yang dilakukan dengan mengamati struktur sekunder PYP melalui metode Circular Dichroism (CD), diperoleh nilai perubahan energi bebas Gibbs pada mutan lebih rendah daripada nilai pada bentuk normalnya (wild-type) yaitu sebesar 21,70 ± 0,02 kJ/mol dan 24 ± 2 kJ/mol, masing-masing untuk mutan dan bentuk normal pada pH seimbang. Hasil ini menunjukkan bahwa mutan C69Y tidak lebih stabil dari bentuk normalnya. Menurunnya kestabilan protein yang terjadi pada penggantian asam amino pada protein diantaranya disebabkan oleh berkurangnya pengikatan hidrogen dan destabilisasi yang berkaitan dengan ikatan-ikatan yang tidak menguntungkan.

Low-barrier hydrogen bond (LBHB) formation on photoactive yellow protein (PYP) has been investigated. Previous X-ray crystallography and neutron crystallography study show that hydrogen bond between the aromatic oxygen of chromophore p-coumaric acid (pCA) and carboxyl hydogen of glutamic acid (E46) was a LBHB. Assuming that proton affinity matching dominates the formation of LBHB, we used tyrosine, instead of pCA, because of similarity of the chemical properties of pCA and tyrosine. Information about protein stability to form the special type of hydrogen bond was analyzed from secondary structure of proteins using circular dichroism (CD) method. Here, we found that value of Gibbs free energy difference of mutant type is lower than the wild-type, 21,70 ± 0,02 kJ/mol and 24 ± 2 kJ/mol for mutant and wild-type in pH balance condition, respectively. These results suggest that mutant is no more stable than the wildtype. The loss of stability for amino acid replacement appears to be due to the loss of hydrogen bonding and unfavorable contacts that account for the destabilization.

Kata Kunci : tyrosine, mutasi, circular dichroism, photoactive yellow protein, energi bebas Gibbs