Mahasiswa UGM Meneliti Potensi Mikroalga Tangani Tumpahan Minyak di Perairan

Source: Laman UGM

Seiring dengan perkembangan industri dan naiknya kebutuhan energi, marak terjadi kasus tumpahan minyak bumi di berbagai belahan dunia. Tumpahan minyak di perairan lepas terbukti membawa krisis pada ekosistem laut. Beberapa contoh kasus tumpahan minyak besar ialah Deepwater Horizon oil spill di Teluk Meksiko yang mengakibatkan area seluas 176.100 km2 terkena (Burd et al., 2020).

Sementara, di Indonesia kasus tumpahan minyak terbesar terjadi di Teluk Balikpapan pada 2018 dengan tumpahnya 1.237.619 barel minyak mentah (Kementerian Kelautan dan Perikanan, 2021). Minyak bumi mengandung senyawa hidrokarbon yang bersifat karsinogenik, mutagenik dan toksik (Jakovljevic et al., 2020). Salah satu jenis hidrokarbon dalam minyak mentah ialah senyawa PAH berupa naphthalene, phenanthrene, pyrene, dan benzo[α]pyrene.

Metode penanganan tumpahan minyak yang selama ini digunakan belum dapat dikatakan efektif dan efisien. Metode seperti In situ burning, dispersan sintetik, dan bioremediasi dengan bakteri menimbulkan side effect yang menambah rentetan masalah. Penggunaan In situ burning dapat membahayakan benda dan biota sekitar lokasi pembakaran. Dispersan sintetik dapat meningkatkan toksisitas akut air laut hingga 52 kali. Sedangkan bioremediasi menggunakan bakteri dapat menimbulkan Marine Oil Snow (MOS) yang mengganggu kehidupan benthos laut.

Salah satu upaya penanganan tumpahan minyak mentah secara efektif adalah penggunaan agen biologis berupa mikroalga. Mikroalga Chlorella vulgaris merupakan organisme mikro yang dapat hidup di perairan laut maupun tawar. Chlorella vulgaris mampu mengurai senyawa PAH yang terkandung dalam minyak bumi. Hal tersebut disebabkan oleh kandungan enzim lipase dan esterase yang ada pada mikroalga tersebut. Melihat potensi yang ada pada Chlorella vulgaris, mahasiswa Universitas Gadjah Mada melakukan penelitian terhadap aktivitas enzim lipase dan esterase terhadap senyawa PAH secara in silico.

Mereka adalah Gizela Aulia Agustin (Biologi 2018) sebagai ketua tim, dengan anggota tim yaitu Latifa Shafa Maura Selohadi (Biologi 2019), Jauza Firdhausy Haura Hasna (Perikanan 2019), dan Lukman Yulianto (Teknik Kimia 2020) dan di bawah bimbingan Lisna Hidayati, S.Si., M.Biotech. Penelitian ini diwujudkan melalui Program Kreativitas Mahasiswa bidang Riset dan Eksakta (PKM-RE) UGM. Dengan judul pemodelan aktivitas enzim lipase dan esterase pada Chlorella vulgaris sebagai biodegradator limbah minyak ramah lingkungan.

Untuk memahami mekanisme aktivitas enzim lipase dan esterase dalam mengurai limbah minyak, dilakukan studi lebih lanjut lewat penelitian in silico. Penelitian in silico yang dilakukan antara lain berupa pemodelan homolog (homology modelling), penambatan molekuler (molecular docking), dan dinamika molekuler (molecular dynamics). Gizela memaparkan bahwa penelitian yang mereka jalankan bertujuan untuk mengembangkan potensi dan pemahaman terhadap cara kerja enzim dalam mengurai polutan minyak.

Gizela menjelaskan pemodelan molekuler merupakan teknik untuk memodifikasi dan menyimulasikan struktur protein secara in silico. Pemodelan molekuler secara teoretis dapat memberikan data terkait aktivitas enzim. Teknik pemodelan molekuler yang paling umum digunakan dalam penelitian biokatalitik adalah: 1) pemodelan homolog; 2) minimalisasi energi; 3) penambatan molekuler; dan 4) dinamika molekuler. Pemodelan homolog (homology modelling) merupakan teknik komputasi untuk memprediksi dan menghasilkan struktur 3D protein yang sebelumnya tidak diketahui berdasarkan informasi sekuen protein (target) dan struktur 3D dari satu atau beberapa protein yang berkaitan (template), dengan tingkat similaritas >25% antara target dan template

Selanjutnya, penambatan molekuler adalah teknik komputasi yang menempatkan satu molekul ke target dengan konformasi dan konfigurasi yang sesuai agar saling berinteraksi. Tujuan dari penambatan molekuler adalah untuk memprediksi mode ikatan yang paling baik antara ligan dengan target makromolekul (reseptor) berdasarkan geometri, jarak ikatan, dan afinitas ikatan, kata Latifa, seperti dilansir laman resmi UGM.

Analisis terakhir adalah dinamika molekuler (molecular dynamics). Gizela dkk. berharap hasil riset ini dapat bermanfaat sebagai dasar pengembangan selanjutnya dalam studi rekayasa genetika yang mampu meregulasi gen terkait dengan kemampuan enzim lipase dan esterase untuk mengurai minyak. Kemudian diharapkan akan ada produksi massal agen biodegradator guna menanggulangi limbah minyak.