Hafanie F. Qardhawiy_Rekayasa Genetika.pdf

Rekayasa Genetika

1. Rekayasa Genetika
OVER EKSPRESI NAD A
QUINOLINATE SYNTHASE
PADA ESCHERICHIA COLI
DALAM MENINGKATKAN
BIOELEKTROKIMIA
MICROBIAL FUEL CELL
HAFANIE F. QARDHAWIY
P0501241018
REKAYASA GENETIKA
GUO, Z., WANG, L., & YU, C. (2023). OVER-EXPRESSING NADA QUINOLINATE SYNTHASE IN ESCHERICHIA COLI ENHANCES THE
BIOELECTROCHEMISTRY IN MICROBIAL FUEL CELLS. BIOLOGY OPEN, 12(3), 1–5. HTTPS://DOI.ORG/10.1242/BIO.059554
01
Dr. Ir. Giyanto, M.Si

2. Rekayasa genetika
Efisiensi daya yang
rendah.
LATAR BELAKANG
MFC menghasilkan listrik dari
substrat organik menggunakan
mikroorganisme.
TANTANGAN ?
Strategi Pemasaran Bisnis02
Metabolisme elektron

3. NAD⁺/NADH dalam MFC
NAD⁺/NADH: kofaktor utama dalam
metabolisme energi.
NadA: enzim kunci dalam biosintesis NAD.
Sumber Tentang Kami Kontak
Rekayasa Genetika03
NAD⁺
NADH
HIPOTESIS
Over-ekspresi NadA → peningkatan NAD⁺/NADHOver-ekspresi NadA → peningkatan NAD⁺/NADH
→ peningkatan output listrik.→ peningkatan output listrik.

4. TUJUAN PENELITIAN
Meningkatkan kinerja E. coli
sebagai electrochemically
active bacteria (EAB)
Mengkonstruksi plasmid dengan
gen nadA dan mengevaluasi
efeknya pada MFC.
Rekayasa Genetika
Wardiere Inc.
04
Memodifikasi E. coli agar menghasilkan listrik lebih besar dengan
menambahkan gen nadA.

5. STRAIN & PLASMID
METODOLOGI
ANALISIS
Bakteri: Escherichia coli
Top10 dan BL21 (DE3)
Plasmid: pET-28(a+)
Penyimpanan: suhu −80°C
Sumber Tentang Kami Kontak
Rekayasa Genetika
Wardiere Inc.
05
Isolasi gen nadA dari genom
E. coli BL21 dengan PCR
Pemasukan gen nadA ke
dalam vektor pET-28(a+)
menggunakan enzim
restriksi (BamHI dan XhoI)
Transformasi plasmid
rekombinan ke E. coli BL21
(DE3)
Konstruksi Plasmid
Induksi Ekspresi
Gen
Ekspresi nadA diinduksi
dengan IPTG 50 mg/ml
pada suhu 37°C selama 8
jam
Ekstraksi total mRNA dan
protein dilakukan dari sel
hasil transformasi
RT-PCR → mRNA nadA
SDS-PAGE dan pewarnaan
Coomassie -> protein NadA
Pengaruh Ekspresi nadA
terhadap Pertumbuhan
Bakteri dikultur dalam
medium LB
Pertumbuhan diukur
berdasarkan nilai OD600
selama 14 jam
Pengukuran Kadar
NAD⁺/NADH
Ekstraksi protein dan NAD
dilakukan setelah 5 jam
kultur
Kuantifikasi NAD⁺/NADH
dilakukan menggunakan
NAD⁺/NADH Assay Kit
Konsentrasi dinormalisasi
terhadap kadar protein
(BCA Protein Assay)

6. Perancangan dan
Pengoperasian MFC
Desain MFC: Double Chamber (anodic & cathodic) dengan membran
proton exchange
Volume ruang: 100 cm³
Elektroda: Kain karbon (5 cm × 5 cm)
Substrat: L-aspartat 1 g/l dan 5 g/l
Kondisi inkubasi: Suhu kamar selama 2 minggu
Pengukuran Output Listrik MFC
Tegangan output diukur menggunakan kolektor tegangan
(resistansi 1000 Ω)
Pengukuran dilakukan selama 12 hari
Power density dan kurva voltase-arus diukur menggunakan
electrochemical workstation
Rekayasa Genetika06

7. HASIL – EKSPRESI GEN DAN PERTUMBUHAN
Sumber Tentang Kami Kontak
Rekayasa Genetika
Wardiere Inc.
07
Induksi berhasil, namun ada sedikit pengaruh negatif terhadap pertumbuhan sel.
Penambahan nadA efektif meningkatkan metabolit penting
untuk transfer elektron.

8. HASIL
Sumber Tentang Kami Kontak
Rekayasa Genetika08
Tegangan puncak meningkat:
1 g/L aspartat: 52.46 mV
5 g/L aspartat: 70.81 mV
Daya maksimum: 0.29 μW/cm²
(naik 20.83% dari kontrol)
Performa MFC
MFC menunjukkan
peningkatan signifikan pada
performa dengan E. coli hasil
rekayasa.
Over-ekspresi nadA
meningkatkan kofaktor NAD.
Metabolisme lebih aktif → produksi elektron meningkat.

9. KESIMPULAN
Penelitian ini menunjukkan bahwa over-
ekspresi gen nadA pada Escherichia coli
BL21 (DE3) secara signifikan dapat
meningkatkan efisiensi bioelektrokimia
dalam sistem Microbial Fuel Cell (MFC).
Peningkatan ini berkaitan erat dengan
naiknya kadar koenzim NAD⁺/NADH, yang
merupakan komponen penting dalam
transfer elektron dan metabolisme energi.
Sumber Tentang Kami Kontak
Rekayasa Genetika
Wardiere Inc.
09

10. TERIMA KASIH
Sumber Tentang Kami Kontak
Rekayasa Genetika
Wardiere Inc.
10