Kloroplas Rekombinan Memfasilitasi Produksi Biofuel dari Mikroalga

Seiring dengan meningkatnya jumlah populasi manusia di Bumi, kebutuhan akan bahan bakar kian meningkat sedangkan sumber bahan bakar semakin hari semakin berkurang. Hal ini akan menjadi ancaman besar bagi keberlangsungan hidup manusia. Ketergantungan manusia terhadap bahan bakar fosil membuat manusia melakukan eksploitasi sumber daya alam secara besar besaran dan mengakibatkan kerusakan. Untuk mengatasi ketergantungan serta permasalahan yang ditimbulkan dari penggunaan bahan bakar fosil, berbagai penelitian telah dikembangkan untuk menghasilkan sumber energi terbarukan seperti biofuel.

Banyak orang melihat biofuel sebagai pengganti sempurna untuk bahan bakar fosil, karena biofuel lebih ramah lingkungan. Biofuel baru-baru ini mendapatkan popularitas di berbagai belahan dunia. Sumber utama penghasil biofuel adalah tanaman, selaian itu, mikroalga telah terbukti sebagai salah satu bahan baku non-tanaman pangan yang paling menjanjikan untuk memproduksi biofuel. Pemanfaatan pati dari mikroalga telah dilakukan dalam produksi biofuel, pati mikroalga dapat menjadi substrat utama untuk produksi beberapa biofuel seperti metana, bioetanol, dan biobutanol. Akan tetapi penggunaan pati sebagai bahan baku pembuatan biofuel harus melalui proses penyederhanan bentuk pati menjadi glukosa dengan bantuan enzim amilase.

Enzim amilase akan memecah pati menjadi bentuk yang lebih sederhana (glukosa), proses pemecahan ini tidak bisa dilakukan sendiri oleh tanaman melainkan harus menggunakan perlakuan pemberian senyawa kimia seperti asam dan enzim tertentu. Perkembangan yang terjadi pada bidang teknologi DNA rekombinan telah berhasil melakukan proses penyisipan gen amilase (arAmyBH) kedalam kloroplas Chlamydomonas reinhardtii, Chlamydomonas reinhardtii termasuk jenis mikroalga yang mampu memproduksi pati dalam jumlah besar. 

Ekspresi gen amilase (arAmyBH) dalam kloroplas Chlamydomonas reinhardtii akan memfasilitasi proses pemecahan pati menjadi gula yang dapat terjadi secara langsung dalam kloroplas tanpa memberikan perlakuan khusus.  berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan olwh Wang et all (2015), proses pemecahan dari 1 gram pati menghasilkan  15,2 mg glukosa (DP1), 84,8 mg maltosa (DP2), 84,3 mg maltotrilosa (DP3) dan 7,0 mg maltotetraosa (DP4). Sebanyak 20% pati dapat dipecah oleh gen amilase (arAmyBH).  Penambahan α-amilase dalam proses pemecahan pati akan  menghasilkan glukosa  sebesar 100%. 

biofuel-png-574fdb32d47e61c006b34e41.png

Proses pemecahan pati menjadi glukosa akan lebih sempurna dengan bantuan enzim α-amilase dan β-amilase, penggabungan teknik DNA rekombinan dari kloroplas Chlamydomonas reinhardtii dan enzim α-amilase serta β-amilase membuat produksi biofuel akan menjadi lebih efektif dan efisien.

Sumber:

Rosales-Mendoza S, Paz-Maldonado LM, Soria-Guerra RE. (2012). Chlamydomonas reinhardtiias a viable platformfor the production of recombinant proteins: current status and perspectives. Plant Cell Rep 31(3):479–494. Doi:10.1007/s00299-011-1186-8.

Wang, X, Zhenhua R, Danielle B, Barbara B. S, Yan L & Wei L. (2015) Transgenic Expression of a Bacterial Thermophilic Amylase in the Chlamydomonas reinhardtii Chloroplast to Facilitate Algal Biofuel Production. Bioenerg. Res. Doi 10.1007/s12155-014-9538-1.

Tian, Q.L, Ding-Ji Shi, Xiao-Hui Jia, Hua-Ling Mi, Xi-Wen Huang, Pei-Min He. (2014) Recombinant expression and functional analysis of a Chlamydomonas reinhardtii bacterial-type phosphoenolpyruvate carboxylase gene fragment. Biotechnol Lett (2014) 36:821–827 Doi 10.1007/s10529-013-1418-9