studi in silico aktivitas penghambatan senyawa …
TRANSCRIPT
STUDI IN SILICO AKTIVITAS PENGHAMBATAN SENYAWA
TURUNAN KUERSETIN TERHADAP PROTEASE HIV-1
STUDY IN SILICO OF QUERCETIN DERIVATIVES INHIBITION
ACTIVITY TOWARDS HIV-1 PROTEASE
SKRIPSI SARJANA SAINS
Oleh
HUSNA ABDUL AZIZ
FAKULTAS BIOLOGI
UNIVERSITAS NASIONAL
JAKARTA
2020
STUDI IN SILICO AKTIVITAS PENGHAMBATAN SENYAWA
TURUNAN KUERSETIN TERHADAP PROTEASE HIV-1
Skripsi ini dajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA SAINS DALAM BIDANG BIOLOGI
Oleh
HUSNA ABDUL AZIZ
183112620120026
FAKULTAS BIOLOGI
UNIVERSITAS NASIONAL
JAKARTA
2020
FAKULTAS BIOLOGI UNIVERSITAS NASIONAL
Skripsi, Jakarta Februari 2020
Husna Abdul Aziz
STUDI IN SILICO AKTIVITAS PENGHAMBATAN SENYAWA TURUNAN
KUERSETIN TERHADAP PROTEASE HIV-1
viii + 65 halaman, 4 tabel, 8 gambar, 4 lampiran
Human Immunodefisiensi Virus (HIV) tipe 1 merupakan jenis virus HIV yang paling sering
menyerang sistem kekebalan tubuh dan mudah bermutasi. World Health Organization
(WHO) menyebutkan terdapat 37,9 juta orang yang terinfeksi pada tahun 2018 dengan tingkat
mortilitas dan morbiditas yang tinggi. Penelitian pencarian obat terus dilakukan termasuk
salah satunya penelitian terhadap protease HIV yang merupakan enzim yang berperan dalam
proses pemotongan rantai poliprotein pada sisi gag dan gag-pol untuk pembentukan virion
yang baru. Banyak studi yang menyebutkan bahwa kuersetin memiliki aktivitas
penghambatan terhadap HIV-1 namun kemampuan kuersetin dan turunannya sebagai ligan
yang mampu berinteraksi dengan reseptor protease HIV-1 belum banyak dilakukan.
Penelitian ini bertujuan untuk melihat potensi senyawa turunan kuersetin sebagai kandidat
obat inhibitor protease HIV. Metode yang digunakan adalah analisis in silico. Penambatan
molekuler terhadap 36 senyawa turunan kuersetin dengan reseptor protease HIV-1 dengan
kode 3SO9 menggunakan aplikasi pyrx-autodock vina-open babel, dimana sebelumnya
dilakukan preparasi ligan menggunakan Autodock Tools 1.5.6, dan optimalisasi geometri yang
ada menggunakan perangkat lunak Avogadro. Interaksi yang terjadi diukur menggunakan
skoring energi bebas gibbs (∆G) yang mana semakin negatif nilai ∆G maka semakin besar
kecenderungan ikatan antar ligan dan reseptor. Hasil uji penambatan 36 senyawa turunan
kuersetin terhadap reseptor protease HIV-1 diperoleh hasil 22 senyawa turunan kuersetin
memiliki nilai energi gibbs (∆G) lebih kecil dari ligan asli (Darunavir) dengan 5 senyawa
menyimpang dari hukum lipinski dan 17 senyawa memenuhi kriteria lipinski sehingga 17
senyawa turunan kuersetin tersebut berpotensi untuk menjadi kandidat obat inhibitor protease
HIV-1.
Kata kunci : kuersetin, protease HIV-1, inhibitor, kandidat obat
Daftar bacaan : 30 (2001-2019)
iii
KATA PENGANTAR
Bimillahirrahmanirrahim
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Yang Maha Esa, atas segala nikmat,
rahmat dan karunia yang telah diberikan, sehingga penulis dapat menempuh Pendidikan
Strata 1 (S1) di Fakultas Biologi Universitas Nasional konsentrasi Biologi Medik serta
menyelesaikan penulisan skripsi ini.
Skripsi penelitian yang penulis susun berjudul “Studi In Silico Aktivitas
Penghambatan Senyawa Turunan Kuersetin terhadap Protease HIV-1” diajukan
sebagai salah satu persyaratan untuk menyelesaikan pendidikan program sarjana sains
konsentrasi Biologi Medik di Universitas Nasional. Penelitian ini diharapkan dapat
memberikan manfaat di bidang kesehatan khususnya pada pengobatan virus HIV-1.
Dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih kepada
seluruh pihak yang telah mendukung, membimbing penulis dari masa perkuliahan hingga
skripsi ini terselesaikan. Dengan segala kerendahan hati dan rasa hormat, penulis
mengucapkan terimakasih dan penghargaan kepada:
1. Orang tua tercinta yaitu Ibu Kuswatin dan Bapak Dodong Basuki Rahmat yang
senantiasa memberikan dukungan, nasihat serta do’a kepada penulis dalam
menempuh hidup.
2. Bapak Drs. Yeremiah Rubin Camin, M.Si selaku dosen, pembimbing pertama
dan koordinator proposal skripsi yang telah memberikan inspirasi, membuka
wawasan kepada penulis terkait perkembangan teknologi serta meluangkan
waktu untuk memberikan bimbingan, nasihat, masukan serta dukungan selama
perkuliahan dan bimbingan penyusunan skripsi.
3. Ibu Dr. Vivitri Dewi Prasasty selaku pembimbing kedua yang senantiasa sabar
dan meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan, nasihat, masukan serta
dukungan selama perkuliahan dan bimbingan penyusunan skripsi.
4. Bapak Dr. Tatang Mitra Setia, M.Si selaku Dekan Fakultas Biologi Universitas
Nasional atas nasehat dan ilmu yang telah diberikan selama menempuh
pendidikan.
iv
5. Bapak Drs. Gautama Wisnu Budi, M.Si selaku Ketua Program Studi Biologi
Universitas Nasional atas nasehat dan ilmu yang telah diberikan selama
menempuh pendidikan di kampus UNAS.
6. Ibu Dra. Noverita, M.Si selaku pembimbing akademik atas segala nasehat,
motivasi, dan ilmu yang telah diberikan selama menempuh pendidikan di
kampus UNAS.
7. Bapak dan Ibu Dosen UNAS yang telah memberikan ilmu pengetahuan dan
pengalaman selama masa perkuliahan. Orang-orang luar biasa yang sangat
menginspirasi penulis.
8. Rekan-rekan mahasiswa Biomedik yang selalu saling menyemangati, telah
memberikan banyak bantuan, dan sering direpotkan selama masa perkuliahan
sampai terselesaikannya skripsi ini. Kalian luar biasa.
9. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah memberikan
kontribusi dan bantuannya kepada penulis.
Tak ada gading yang tak retak, begitupun dengan penyusunan skripsi ini, oleh
karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak sangat penulis
harapkan untuk melengkapi dan pengembangan skripsi penelitian ini kedepannya.
Semoga karya ini dapat memberikan manfaat bagi para pembaca dan masyarakat pada
umumnya. Amin.
Jakarta, Februari 2020
Penulis
v
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ..................................................................................................... iii
DAFTAR ISI .................................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................................... vi
DAFTAR TABEL .......................................................................................................... vii
BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................................... 1
BAB II. METODE PENELITIAN ................................................................................... 5
A. Waktu Dan Tempat Penelitian .............................................................................. 5
B. Instrumen Penelitian ............................................................................................. 5
C. Cara Kerja ............................................................................................................. 7
D. Analisis Data ....................................................................................................... 13
BAB III. HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................................... 15
A. Hasil pencarian dan pengunduhan makromolekul protease HIV-1 dan ligan
senyawa turunan kuersetin .................................................................................. 15
B. Validasi Penambatan ........................................................................................... 16
C. Penambatan senyawa turunan Kuersetin pada Protease HIV-1........................... 19
D. Perbandingan interaksi kuersetin dan darunavir terhadap protease HIV-1 ......... 22
BAB IV. KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................................... 35
A. Kesimpulan .......................................................................................................... 35
B. Saran ..................................................................................................................... 35
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................... 37
Lampiran I Gambar Lampiran ........................................................................................ 41
Lampiran II Tabel Lampiran .......................................................................................... 49
Halaman
vi
DAFTAR GAMBAR
Naskah
Gambar 1. Pencarian struktur protease HIV-1 ................................................................. 7
Gambar 2. Tampilan pengunduhan senyawa turunan kuersetin dari ZINC Docking ....... 8
Gambar 3. Program Pyrx-Autodock Vina ...................................................................... 11
Gambar 4. Skema Penelitian .......................................................................................... 12
Gambar 5. Struktur 3 dimensi makromolekul protease HIV-1 (3SO9) .......................... 15
Gambar 6. Pengaturan Gridbox Penambatan ................................................................. 17
Gambar 7. Interaksi Darunavir dengan Protease HIV-1 ................................................ 18
Gambar 8. Proses Penambatan Senyawa Turunan Kuersetin ......................................... 20
Gambar 9. Perbandingan Interaksi yang terjadi pada Darunavir dan Senyawa Turunan
Kuersetin ......................................................................................................................... 29
Lampiran
Gambar Lampiran 1. Interaksi pada setiap Ligan (ligan asli dan ligan uji) ................... 41
vii
DAFTAR TABEL
Naskah
Tabel 1. Definisi Operasional Variabel (DOV) ................................................................ 6
Tabel 2. Hasil validasi penambatan terhadap ligan asli (Darunavir) .............................. 17
Tabel 3. Hasil penambatan molekuler terhadap 36 senyawa turunan kuersetin (nilai
RMSD dan energi gibbs) ................................................................................................ 21
Tabel 4. Perbandingan Interaksi Darunavir dengan Senyawa Turunan Kuersetin ......... 23
Lampiran
Tabel Lampiran 1. Senyawa turunan kuersetin yang diuji ............................................. 49
Tabel Lampiran 2. Hasil Penambatan Molekuler ........................................................... 55
Tabel lampiran 3. Interaksi dan Residu Penambatan Darunavir dan Senyawa Turunan
Kuersetin ......................................................................................................................... 57
Tabel lampiran 4. Singkatan Asam Amino .................................................................... 63
viii
1
BAB I. PENDAHULUAN
Human Immunodefisiensi Virus (HIV) merupakan virus yang masuk ke dalam
genus Lentivirus dari family Retroviridae yang menyerang system kekebalan tubuh. Atas
dasar karakteristik genetik dan perbedaan antigen virus, HIV diklasifikasikan menjadi
HIV tipe 1 dan HIV tipe 2 (Blood, 2016). HIV tipe 1 merupakan jenis HIV-1 yang paling
umum menyerang manusia, dan setiap virus HIV bereplikasi membuat kesalahan, hal ini
menunjukkan bahwa virus HIV merupakan target yang terus bergerak. Oleh karena itu
berbagai penelitian mengenai pengobatan HIV terutama inhibitor HIV-1 terus dilakukan
untuk perkembangan pengobatannya (FightAIDS@Home, 2014).
Berdasarkan data dari World Health Organization (WHO) terdapat 37,9 juta orang
yang terinfeksi oleh HIV dan 23,3 juta orang sudah mendapat pengobatan antiretroviral,
1,7 juta orang tertular HIV dan 0,8 juta orang meninggal dunia (WHO, 2018). Di
Indonesia kasus HIV ini terus meningkat dari tahun ke tahun, pada tahun 2015 tercatat
30.935 kasus, tahun 2016 sebanyak 41.250 kasus dan pada tahun 2017 jumlahnya terus
meningkat menjadi 48.300 kasus (Kesehatan, 2018). Berdasarkan prevalensi tersebut
maka HIV dapat dikategorikan sebagai virus yang memiliki tingkat morbiditas yang
sangat tinggi .
Pengobatan yang ada sekarang ini belum dapat memusnahkan virus, namun
difokuskan untuk menekan replikasi virus dalam tubuh manusia dengan cara menargetkan
enzim yang memiliki peran penting dalam proses replikasi virus seperti enzim
transcriptase, integrase dan protease, sehingga proses replikasi dapat dihentikan dan
virion baru tidak jadi terbentuk. Obat yang digunakan untuk pengobatan AIDS pertama
kali adalah inhibitor reverse transcriptase (Flexner, 1998), kemudian pada tahun 1995
inhibitor protease HIV-1 diperkenalkan karena tingkat mutasi yang tinggi dari reverse
transcriptase. Protease HIV-1 berperan dalam memotong poliprotein pada sisi gag dan
gag-pol pada saat proses replikasi virus (Adamson et al., 2009) sedangkan inhibitor
protease HIV-1 berperan dalam menghambat proses pemotongan poliprotein tersebut
sehingga virion baru tidak terbentuk (Flexner, 1998). Penggunaan kombinasi obat
penghambat enzim reverse transcriptase dan penghambat protease efektif menurunkan
2
viral load (Tjay and Rahardja, 2007). Saat ini terdapat berbagai obat antiretoviral jenis
inhibitor protease yang digunakan untuk menekan perkembangan virus salah satunya
adalah Darunavir (Ghosh et al., 2007).
Seiring dengan perkembangan teknologi, proses skrining untuk mencari kandidat
obat dapat dilakukan dengan menggunakan komputer yang biasa dikenal dengan metode
virtual screening atau metode in silico sehingga proses skrining yang sebelumnya
memerlukan waktu lama dan biaya yang cukup besar dapat diefisiensikan, baik waktu
maupun biaya yang dikeluarkan. Pencarian inhibitor protease HIV-1 secara virtual
screening dipilih karena memiliki keuntungan dibanding dengan metode lain, salah
satunya adalah waktu penelitian yang relatif pendek sehingga mampu mempercepat
proses penemuan obat serta biaya yang dikeluarkan relatif lebih murah (Huang and Zou,
2007).
Penelitian yang dilakukan oleh Amelia (2010) tentang skrining zat senyawa bahan
alam terhadap aktivitas protease HIV-1 menunjukkan bahwa terdapat sepuluh senyawa
bahan alam yang memiliki ligan terbaik untuk berikatan dengan protease HIV-1, dua
diantara bahan alam tersebut adalah senyawa turunan kuersetin. Berbagai studi yang
dilakukan menunjukkan bahwa kuersetin memiliki kemampuan sebagai inhibitor protease
HIV-1 (Pasetto et al., 2014), namun kemampuan kuersetin dan turunannya sebagai ligan
yang mampu berinteraksi dengan reseptor protease HIV-1 belum banyak dilakukan. Oleh
karena itu, aktivitas senyawa turunan kuersetin sebagai ligan reseptor protease HIV-1
penting dilakukan untuk mengetahui konformasi energi interaksi yang terjadi antara
senyawa turunan kuersetin, memprediksi struktur kompleks ligan dan protein serta
mendapatkan perbandingan interaksi yang terjadi antara senyawa turunan kuersetin
dengan salah satu obat retroviral yaitu Darunavir sehingga memperoleh manfaat secara
luas dalam proses pengembangan obat.
Studi in silico pada penelitian ini menggunakan struktur tiga dimensi protein target
(Protease HIV-1) yang diunduh dari Bank Data Protein, kemudian dilakukan penambatan
molekuler dengan ligan senyawa turunan kuersetin pada reseptor spesifik menggunakan
perangkat lunak Autodock Vina untuk mengetahui afinitas energi ikatannya sehingga
dapat digunakan sebagai dasar penemuan dan penggunaan obat.
3
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui afinitas energi ikatan senyawa
turunan kuersetin sebagai ligan terhadap reseptor protease HIV-1 dengan penambatan
molekuler. Hipotesis dari penelitian ini adalah bahwa senyawa turunan kuersetin
berpotensi sebagai inhibitor enzim protease HIV-1.
Penelitian ini diharapkan dapat dimanfaatkan secara luas khususnya untuk
pengembangan pencarian kandidat obat inhibitor protease HIV-1 yang berasal dari bahan
alami baik untuk penggunaan langsung senyawa itu sendiri ataupun sebagai senyawa
penuntun.
4
5
BAB II. METODE PENELITIAN
A. Waktu Dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan secara in silico pada bulan Desember 2019 sampai dengan
Januari 2020.
B. Instrumen Penelitian
1. Alat
Alat yang digunakan dalam percobaan ini terdiri atas perangkat keras (hardware)
dan perangkat lunak (software). Perangkat keras berupa laptop dengan spesifikasi
RAM (Random Acces Memory) enam Gigabyte, Processor Intel(R) Core(TM) i3-
3110M CPU @2.40 GHz. Perangkat lunak yang digunakan berupa Windows 7
(64 bit), Avogadro, Pyrx-Autodock Vina-Open Babel- Autodock Tools 1.5.6,
Discovery Studio 2019, LigPlot++ serta koneksi internet.
2. Bahan
Adapun bahan pada penelitian ini terdiri atas dua yaitu struktur tiga dimensi
protease HIV-1 yang diunduh dari Bank Data Protein (www.rcsb.org) dengan
identitas 3SO9 yang berikatan dengan ligan aslinya yaitu Darunavir. Kedua
adalah ligan berupa tiga puluh enam struktur senyawa turunan kuersetin yang
diunduh dari ZINC docking (https://zinc.docking.org) dengan kode
ZINC100824387, ZINC14952519, ZINC85815592, ZINC95620386,
ZINC85815508, ZINC13479087, ZINC3973253, ZINC4096846,
ZINC13515662, ZINC59764611, ZINC95620863, ZINC100825220,
ZINC100825216, ZINC14644527, ZINC100825198, ZINC4175638,
ZINC4349592, ZINC100825193, ZINC14684664, ZINC14644557,
ZINC4349687, ZINC59764324, ZINC38428701, ZINC13740559,
ZINC14644472, ZINC4096845, ZINC3869685, ZINC517261, ZINC84428502,
ZINC14684644, ZINC4654812, ZINC84858038, ZINC6484697, ZINC6484693,
ZINC84422547, ZINC100772239.
6
Adapun definisi operasional variabel disajikan pada table 1 dibawah ini.
Tabel 1. Definisi Operasional Variabel (DOV)
No Variabel DOV Sumber Satuan
1 Senyawa
turunan
Kuersetin
Ligan uji berupa struktur
senyawa turunan
kuersetin yang diunduh
dari database ZINC
Docking.
Database ZINC
Docking
(www.zinc.dockin
g.org)
-
2 Afinitas ligan
terhadap
reseptor
Afinitas ligan yang
semakin tinggi terhadap
reseptor ditunjukan
dengan semakin negatif
energy bebas gibbs
(ΔG).
Uji in silico kkl/mol
3 Inhibitor
protease HIV-1
Zat penghambat enzim
protease HIV-1 yang
dapat mencegah proses
pemotongan prekursor
polyprotein sehingga
proses pematangan virus
dapat dihambat dan tidak
terbentuk virion yang
baru.
Bank Data Protein
(www.rcsb.org)
-
7
C. Cara Kerja
1. Pencarian dan Pengunduhan Struktur Protease HIV-1
Struktur tiga dimensi dari protease HIV-1 diunduh dari bank data protein
(www.rcsb.org) dengan kode 3SO9 yang berikatan dengan ligan asli atau ligan
bawaannya yaitu Darunavir. Struktur protease HIV-1 yang ada disimpan dalam
format .pdb (gambar 1)
Gambar 1. Pencarian struktur protease HIV-1
2. Pengunduhan Struktur Senyawa Turunan Kuersetin
Dilakukan pencarian struktur senyawa turunan kuersetin pada website penyedia
database ligan yaitu ZINC Docking, setelah dilakukan pencarian didapatkan tiga
puluh enam struktur senyawa turunan kuersetin yang merupakan ligan uji pada
penelitian ini. Selanjutnya seluruh senyawa turunan kuersetin yang ada diunduh dari
database ZINC Docking (https://zinc.docking.org) seperti pada Gambar 2 dan
disimpan dalam format .sdf.
Seluruh senyawa turunan kuersetin yang diunduh dari database ZINC Docking beserta
dengan struktur kimianya disajikan pada Tabel Lampiran 1.
8
Gambar 2. Tampilan pengunduhan senyawa turunan kuersetin dari ZINC Docking
3. Pemisahan reseptor protease HIV-1 dengan ligan asli
Struktur makromolekul protease HIV-1 yang diunduh dari bank data protein
(www.rcsb.org) masih terikat dengan ligan yaitu Darunavir sehingga perlu
dipisahkan. Proses pemisahan reseptor dan ligan tersebut dilakukan dengan
menggunakan perangkat lunak Discovery studio 2019 client dengan cara sebagai
berikut:
a. Struktur makromolekul protease HIV-1 yang sebelumnya sudah diunduh
dibuka dengan menggunakan perangkat lunak Discovery studio 2019 client.
b. Untuk memisahkan ligan dari reseptor HIV-1, dilakukan penghapusan ligan
dengan cara klik Scripts Selection Select Ligands, kemudian hapus ligan
tersebut dengan menekan tombol delete pada keyboard.
c. Setelah reseptor protease HIV-1 berhasil dipisahkan dari ligan, maka file
disimpan dengan format .pdb.
d. Untuk memisahkan ligan asli dari reseptor HIV-1, buka kembali struktur
makromolekul yang sudah didownload dari bank data protein dengan
menggunakan perangkat lunak Discovery studio 2019 client
e. Kemudian dilakukan penghapusan reseptor dengan cara klik Scripts
Selection Select Protein dan hapus protein (reseptor) tersebut dengan
menekan tombol delete pada keyboard
9
f. Ligan asli yang sudah dipisahkan dari reseptor disimpan dengan format .pdb.
4. Optimasi reseptor protease HIV-1
Optimasi reseptor protease HIV-1 dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak
Discovery studio 2019 client. Optimasi tersebut meliputi penghapusan residu non
standar yang melekat pada reseptor HIV-1. Residu yang ada pada senyawa yang telah
diunduh adalah molekul air yang tersebar di sekeliling makromolekul atau protein,
sehingga perlu dihapus karena molekul air tersebut dapat mengganggu ikatan pada
proses docking, ada kemungkinan ligan akan terikat dengan molekul air melalui
ikatan hidrogen (Amelia, 2010).
5. Optimasi ligan asli (Darunavir)
Optimasi dilakukan dengan cara menghilangkan residu non standar yang terdapat
pada struktur ligan dengan menggunakan perangkat lunak Discovery studio 2019
client. Residu yang terdapat pada struktur ligan adalah molekul air, sehingga
dilakukan penghapusan molekul air tersebut untuk menghilangkan residu yang ada.
6. Persiapan makromolekul protease HIV-1
Preparasi atau persiapan makro molekul protease HIV-1 yang sudah dipisahkan
dengan ligan aslinya diberi perlakuan dengan menggunakan perangkat lunak
AutoDockTools-1.5.6 . Persiapan yang dilakukan meliputi penambahan molekul
hidrogen terhadap reseptor protease HIV-1, kemudian reseptor disimpan dalam
format .pdbq.
7. Persiapan ligan asli
Persiapan ligan meliputi penambahan muatan gasteiger menggunakan perangkat
lunak AutoDockTools-1.5.6 . Setelah ditambahkan muatan gasteiger, dilakukan
pengaturan torsi kemudian ligan disimpan dengan format .pdbqt.
8. Penentuan grid validasi penambatan
Makromolekul dari protease HIV-1 dan ligan yang sudah disiapkan dibuka dengan
aplikasi Pyrx-Virtual Screening Tools dan dilakukan pengaturan grid untuk
penambatan molekuler (Dallakyan and Olson, 2015).
10
9. Validasi penambatan
Validasi penambatan dilakukan dengan cara menambatkan kembali makromolekul
protease HIV-1 dengan ligan aslinya yaitu Darunavir. Syarat validasi diterima adalah
RMSD <2 Ǻ (Pradiana, 2019).
10. Optimasi geometri ligan uji menggunakan perangkat lunak Avogadro
Optimalisasi dilakukan terhadap tiga puluh enam senyawa turunan kuersetin yang
telah diunduh dengan menggunakan perangkat lunak Avogadro, energi konformasi
ligan diminimasi MMFF94 force field . Force field dipilih karena merupakan standar
MERCK yang memiliki kalkulasi yang baik terutama untuk struktur kimia organik
(Reges et al., 2018).
11. Persiapan ligan uji (senyawa turunan kuersetin)
Setelah dilakukan optimasi geometri terhadap ligan uji, selanjutnya eluruh senyawa
turunan kuersetin dibuka menggunakan perangkat lunak AutoDockTools-1.5.6
kemudian dilakukan penambahan muatan gasteiger dan muatan hidrogen.
12. Penambatan Molekuler
Dilakukan proses penambatan molekuler antara tiga puluh enam ligan uji yaitu
senyawa turunan kuersetin dengan makromolekul protease HIV-1. Proses
penambatan dilakukan dengan menggunakan aplikasi Pyrx-autodock vina dengan
pengaturan grid yang sama seperti validasi penambatan pada ligan aslinya yaitu
Darunavir. Pengaturan grid yang sama digunakan supaya tidak ada perbedaan
perlakuan terhadap proses penambatan pada tahap validasi dan penambatan pada
ligan uji. Program pyrx-autodock vina dapat dilihat pada Gambar 3.
13. Analisis interaksi kimia antara protein dan ligan
Dilakukan analisis interaksi kimia yang terjadi pada hasil penambatan antara senyawa
turunan kuersetin dengan protease HIV-1. Analisi dilakukan dengan menggunakan
perangkat lunak Discovery studio 2019 client atau Lig Plott++ .
Interaksi yang mungkin terjadi pada hasil penambatan adalah interaksi hidrogen atau
ikatan hidrofobik (Bernaldez et al., 2018).
11
Gambar 3. Program Pyrx-Autodock Vina
14. Visualisasi hasil penambatan
Untuk melihat hubugan antara ligan dan reseptor digunakan perangkat lunak yang
mampu memvisualisasikan struktur baik secara dua dimensi atau tiga dimensi
sehingga pengamatan lebih mudah dilakukan.
Pada penelitian ini, visualisasi interaksi hasil penambatan ligan asli (sebagai validasi
penmbatan) dan visualisasi interaksi hasil penambatan senyawa turunan kuersetin
dilakukan dengan perangkat lunak Discovery studio 2019 client dan LigPlot++. File
hasil penambatan berupa format pdbq dibuka dengan perangkat lunak tersebut
kemudian visualisasikan interaksi antara molekul dan ligan dalam bentuk dua atau
tiga dimensi.
Dengan melakukan visualisasi hasil penambatan, dapat dilihat konformasi ligan
terbaik yang mampu berikatan dengan reseptor protease HIV-1, kemudian dapat juga
dilihat residu asam amino yang berada disekitar interaksi yang terjadi serta jenis
interaksi yang ada, sehingga ikatan yang terjadi antara ligan yang diujikan dengan
reseptor HIV-1 dapat secara jelas diamati beserta faktor yang dapat
mempengaruhinya. Skema penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 4.
12
P Pengunduhan
Struktur Protease
HIV-1 dan Ligan uji
P Pemisahan molekul
dan ligan asli dari
residu non standar
P Optimalisasi
Protease HIV-1
P Penambatan
molekuler (validasi
penambatan)
P Penambatan
molekuler (dengan
ligan uji)
P Analisis Data
P Analisis Data
Gambar 4. Skema Penelitian
13
D. Analisis Data
Analisis senyawa turunan kuersetin dilakukan dengan virtual screening atau metode
in silico dengan penambatan molekuler. Data dianalis berdasarkan energi bebas ikatan
atau energi gibbs (∆G), residu asam amino dan jumlah ikatan hidrogen . Afinitas ligan
yang semakin tinggi terhadap reseptor ditunjukan dengan semakin negatif nilai ∆G.
Kemiripan aktivitas dan jenis interaksi (ligan uji dan ligan asli) ditandai dengan kemiripan
hasil residu asam amino dan ikatan hidrogen yang mendekati ligan asli sebagai ligan
pembanding. Jika residu asam amino dan ikatan hidrogen hasil penambatan ligan uji mirip
dengan ligan asli, maka aktivitas dan jenis interaksi antara ligan tersebut hampir sama
(Pratama, 2016). Serangkaian skema penelitian ini disajikan pada Gambar 4.
14
15
BAB III. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil pencarian dan pengunduhan makromolekul protease HIV-1 dan ligan
senyawa turunan kuersetin
Tahap awal dari penelitian ini adalah melakukan pencarian makromolekul protease
HIV-1 sebagai target penambatan. Pencarian dilakukan melalui bank data protein
(https://www.rcsb.org/). Struktur dengan identitas 3SO9 yang diunduh terikat dengan
ligan inhibitor protease (Darunavir). Data makromolekul protease HIV-1 yang diunduh
memiliki identitas 3SO9 dengan jumlah sub unit dua (memiliki dua rantai yaitu rantai A
dan rantai B) dan resolusi 2.87 Å. Makromolekul 3SO9 yang diunduh berikatan dengan
sebuah ligan yaitu Darunavir yang selanjutnya Darunavir ini disebut sebagai ligan
bawaan atau ligan asli.
Gambar 5. Struktur 3 dimensi makromolekul protease HIV-1 (3SO9)
Pemilihan struktur dengan identitas 3SO9 didasarkan karena strukturnya yang
masih utuh dan belum mengalami mutasi sehingga sangat cocok untuk gunakan sebagai
target percobaan dan ligan yang terikat pada makromolekul ini adalah darunavir yang
merupakan obat inhibitor protease HIV-1 saat ini (Negara, 2014) sehingga dapat
dijadikan kontrol positif yang tepat untuk penelitian ini.
16
Ligan yang diujikan pada penelitian ini merupakan tiga puluh enam senyawa
senyawa turunan kuersetin yang diunduh dari ZINC docking, rumus kimia dan struktur
dari ligan uji ini disajikan pada Tabel Lampiran 1.
B. Validasi Penambatan
Analisis in silico merupakan metode berbasis komputerisasi yang digunakan untuk
menggambarkan interaksi suatu molekul sebagai ligan dengan protein atau reseptor dalam
studi penemuan obat sehingga lamanya waktu untuk proses pencarian serta biaya yang
dikeluarkan dapat direduksi (Setiawan, 2009). Validasi penambatan yang dijadikan acuan
adalah penambatan antara ligan asli yaitu Darunavir dengan reseptor protease HIV-1.
Protease HIV-1 merupakan salah satu enzim yang ada pada virus HIV-1 yang
berperan dalam pematangan virus baru dengan memotong rantai poliprotein. Enzim ini
merupakan homodimer dan terdiri atas dua rantai poliprotein identik terhubung secara
nonkovalen dan terdiri dari 99 asam amino (Broglia et al., 2004). Sisi aktif dari enzim ini
terdapat diantara dimer yang mengandung residu katalitik aspartat dimana masing-
masing residu mengandung subunit-subunit untuk membentuk dua motif Asp-25-Thrs2
dan Gly27. Sisi aktif enzim ini mengandung sisi dimana inhibitor dapat terikat dengan
erat (Mager, 2001).
Inhibitor protease adalah salah satu obat HIV yang bekerja dengan cara mengikat
enzim protease yang memiliki peran penting untuk perkembangan dan replikasi virus
dalam tubuh. Enzim Protease ini berfungsi untuk memotong rantai poliprotein pada sisi
gag dan gag-pol pada proses pematangan virus. Obat-obat inhibitor protease ini bekerja
pada fase akhir dari replikasi virus dan efeknya terhadap HIV lebih kuat dari penghambat
reverse trancriptase (Amelia, 2010).
Validasi penambatan dilakukan dengan pengaturan grid box X: 13.6319, Y: -
3.2468, Z: -8.7628 (Gambar 6) kemudian dilanjutkan analisis menggunakan program
Pyrx-autodock vina sehingga dihasilkan RMSD (Root Mean Square Deviation) < 2 Å.
Secara umum, RMSD menunjukkan jarak atom pada suatu konformsi, semakin kecil nilai
RMSD nya maka semakin baik posisi ligan karena mendekati konformasi asal ligan
tersebut. (Ferencz and Lucia, 2015)
17
Gambar 6. Pengaturan Gridbox Penambatan
Secara umum nilai RMSD tergantung pada interaksi ikatan dan energi antara
protein dengan ligan, semakin kecil nilai RMSD maka semakin mirip struktur ligan yang
direaksikan. Nilai RMSD yang masih diterima yaitu kurang dari dua (Pradiana, 2019).
Hasil validasi penambatan terhadap ligan asli (Darunavir), interaksi yang terjadi
dan residu asam amino yang terlibat disekitar interaksi disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Hasil validasi penambatan terhadap ligan asli (Darunavir)
Sinonim
Quercetin
RMSD Energi
Gibbs
(Kkl/mol)
Konstanta
inhibisi
(µM)
Ikatan
Hidrogen
Ikatan Hidrofobik
Darunavir 0 -8.9 0.29 Asn25(A),
Gly48(B)
Ile50B, Gly49B,
Gly27A, Gly49A,
Val84A, Leu23B,
Ala28A, Pro81B,
Asp29A, Thr82B,
Gly48A, Val32B,
Val84B, Ile50A, Ile47B,
Ala28B, Gly27B,
Pro81A
18
Dari Tabel 2 di atas dapat dilihat bahwa nilai RMSD (Root Mean Square Deviation)
hasil penambatan antara Darunavir dengan reseptor protease HIV-1 adalah nol yang
menunjukkan kestabilan interaksi (ikatan) ligan dengan reseptor serta kemiripan struktur
ligan yang ditumpang tindihkan. Energi pengikatan ini merupakan aplikasi dari hukum
termodinamika ketiga yaitu bila ∆G < 0 berarti reaksi tersebut berjalan spontan (reaksi
berjalan ke produk), ∆G = 0 menunjukkan reaksi berjalan reversibel dan bila ∆G > 0
menunjukkan reaksi tidak terjadi (reaksi menuju arah reaktan). Semakin kecil nilai ∆G
menjukan semakin kuat ikatan yang terjadi antara ligan dengan reseptor, dan semakin
stabil pula reaksi yang terjadi (Pradiana, 2019). Interaksi yang terjadi antara ligan asli
(Darunavir) dengan reseptor HIV-1 dapat dilihat pada Gambar 7.
Berdasarkan hasil uji validasi didapatkan RMSD terbaik adalah 0 Å dan energi
gibbs sebesar -8.9 kkl/mol. Interaksi yang diperoleh pada penambatan ligan asli
(Darunavir) dengan protease HIV-1 adalah interaksi hidrogen dengan residu Asn25 pada
rantai A dan Gly48 pada rantai B selain interaksi hidrogen adapula interaksi van der wall
Gambar 7. Interaksi Darunavir dengan Protease HIV-1
19
yang terdapat pada Rantai A (Gly27, Gly48, Gly49, Val84, Ala28, Asp29, Ile50, Pro81)
dan rantai B (Ile50, Gly49, Leu23, Pro81, Thr82, Val32, Val84, Ile47, Ala28, Gly27).
C. Penambatan senyawa turunan Kuersetin pada Protease HIV-1
Flavonoid adalah senyawa fenolik yang mempunyai kerangka dasar karbon terdiri
atas 15 atom karbon dengan dua cincin benzen terhubung kuat rantai propan membentuk
susunan C6-C3-C6. Secara garis besar flavonoid dibagi menjadi 4 kelas besar yaitu
flavon, flavonol, flavonon dan flavanol. Senyawa flavonoid yang paling banyak di alam
adalah kelompok falvonol. Senyawa ini terdapat beragam di alam tergantung pada posisi
gugus OH pada fonolnya (Kumar and Pandey, 2013). Kuersetin merupakan jenis
flavonoid yang paling umum terdapat di alam dan memiliki kemampuan antivirus,
sehingga memiliki potensi untuk melawan virus HIV-1 (Pasetto et al., 2014).
Pada penelitian ini dilakukan pengujian terhadap tiga puluh enam senyawa turunan
kuersetin yang diambil dari database ZINC Docking (https://zinc.docking.org) dan
dilakukan penambatan terhadap senyawa - senyawa tersebut. Penelitian sebelumnya yang
dilakukan oleh Amelia (2010) dilakukan pengujian terhadap beberapa senyawa alam dan
dihasilkan sepuluh senyawa dan dua diantaranya adalah senyawa turunun kuersetin dan
salah satunya menempati urutan pertama dengan GOLD score tertinggi (Amelia, 2010).
Penelitian lainnya terkait aktivitas flavonoid terhadap HIV-1 menunjukkan bahwa
kuersetin memiliki aktivitas penghambatan HIV-1 sebesar >64% (Pasetto et al., 2014).
Proses penambatan dilakukan dengan menggunakan grid box yang sama dengan
proses validasi ligan asli terhadap 36 senyawa turunan kuersetin yang di unduh dari
website ZINC Docking (https://zinc.docking.org/substances/search/?q=quercetin)
dengan menggunakan program Pyrx-autodock vina dan pengaturan gridbox X: 13.6319,
Y: -3.2468, Z: -8.7628. Proses penambatan dapat dilihat pada Gambar 8.
Nilai pengaturan gridbox yang sudah didapatkan akan dijadikan acuan untuk
melakukan penambatan baik antara makromolekul/reseptor protease HIV-1 dengan ligan
asli (Darunavir) ataupun penambatan antara reseptor protease HIV-1 dengan senyawa
turunan kuersetin yang berperan sebagai ligan uji pada penelitian ini. Hal ini dilakukan
supaya tidak ada perbedaan perlakukan antara penambatan yang dilakukan terhadap ligan
20
asli dengan penambatan yang dilakukan pada ligan uji, sehingga kemungkinan
penyimpangan yang muncul akibat perbedaan perlakuan dapat dihindari.
Gambar 8. Proses Penambatan Senyawa Turunan Kuersetin
Penambatan dilakukan dengan program Pyrx-Virtual Screening Tools yang
merupakan program untuk melakukan virtual screening yang didalamnya terdapat
beberapa program untuk proses docking seperti program autodock tools yang digunakan
untuk preparasi ligan dan makromolekul sebelum dilakukan penambatan, program
autodock vina yang digunakan untuk melakukan penambatan, dan program open babel
yang digunakan untuk mengkonversi format file protein atau ligan, sehingga format yang
ada dapat disesuaikan dengan kebutuhan program autodock vina pada saat penambatan.
Format file dari senyawa turunan kuersetin akan secara otomatis diubah oleh
perangkat lunak atau program Open Babel, kemudian dengan pengaturan gridbox yang
sama dengan validasi penambatan dilakukan proses penambatan seluruh ligan uji. Hasil
dari penambatan berupa nilai RMSD, nilai energi bebas gibbs (∆G) serta konformasi ligan
dengan format file .pdbqt.
Dari penambatan molekuler yang dilakukan terhadap 36 senyawa turunan kuersetin
diperoleh besaran nilai RMSD dan energi gibbs yang disajikan dalam Tabel 3 berikut ini:
21
Tabel 3. Hasil penambatan molekuler terhadap 36 senyawa turunan kuersetin (nilai RMSD dan energi gibbs)
No Turunan Kuersetin
RMSD ∆G
Energi Gibbs
(kkl/mol)
KI (μM)
No Turunan Kuersetin
RMSD ∆G
Energi Gibbs
(kkl/mol)
KI (μM)
1 ZINC100824387 0 -11.5 0,00 19 ZINC14684664 0 -9.3 0,15
2 ZINC14952519 0 -10.9 0,01 20 ZINC14644557 0 -9.2 0,18
3 ZINC85815592 0 -10.6 0,02 21 ZINC4349687 0 -9.1 0,21
4 ZINC95620386 0 -10.5 0,02 22 ZINC59764324 0 -8.9 0,29
5 ZINC85815508 0 -10.3 0,03 23 ZINC38428701 0 -8.8 0,35
6 ZINC13479087 0 -10.3 0,03 24 ZINC13740559 0 -8.8 0,35
7 ZINC3973253 0 -10.3 0,03 25 ZINC14644472 0 -8.6 0,49
8 ZINC4096846 0 -10.2 0,03 26 ZINC4096845 0 -8.4 0,69
9 ZINC13515662 0 -10.1 0,04 27 ZINC3869685 0 -8.3 0,81
10 ZINC59764611 0 -10.1 0,04 28 ZINC517261 0 -8.3 0,81
11 ZINC95620863 0 -9.9 0,05 29 ZINC84428502 0 -8.3 0,81
12 ZINC100825220 0 -9.9 0,05 30 ZINC14684644 0 -8.0 1,35
13 ZINC100825216 0 -9.9 0,05 31 ZINC4654812 0 -7.8 1,89
14 ZINC14644527 0 -9.7 0,08 32 ZINC84858038 0 -7.8 1,89
15 ZINC100825198 0 -9.5 0,11 33 ZINC6484697 0 -7.6 2,65
16 ZINC4175638 0 -9.5 0,11 34 ZINC6484693 0 -7.4 3,71
17 ZINC4349592 0 -9.5 0,11 35 ZINC84422547 0 -7.3 4,40
18 ZINC100825193 0 -9.4 0,13 36 ZINC100772239 0 -6.0 39,54
Hasil penambatan terhadap 36 senyawa turunan kuersetin sebagaimana yang
disajikan pada tabel 3 di atas menunjukkan bahwa turunan kuersetin dengan kode
ZINC100824387 memiliki energi bebas gibbs (∆G) paling kecil yaitu -11,5 kkl/mol
dengan RMSD (Root Mean Square Deviation) adalah 0 (nol) . Energi gibbs (∆G)
menunjukkan kekuatan ikatan antara ligan dengan makromolekul atau protein, semakin
negatif nilai energi tersebut maka semakin besar nilai ikatan yang terbentuk antara ligan
22
dan reseptor pada makromolekul (Artinda, 2016; Pradiana, 2019) sedangkan nilai RMSD
(Root Mean Square Deviation) menunjukkan nilai jarak atom pada suatu konformasi
dengan atom terdekat yang memiliki tipe yang sama dengan atom tersebut pada
konformasi lain. Semakin kecil nilai RMSD menunjukkan semakin baik posisi ligan yang
terbentuk karena mendekati konformasi asal ligan tersebut (Ferencz and Lucia, 2015).
Secara umum nilai konstanta inhibisi (Ki) menunjukkan konsentrasi yang
diperlukan ligan dalam menghambat suatu makromolekul atau protein.Semakin kecil
nilai konstanta inhibisi (Ki) maka semakin bagus juga ligan tersebut (Nurfitriyana, 2010).
Nilai konstanta inhibisi dihitung dengan menggunakan rumus (Morris et al., 1998):
Ki = Kd = exp(∆G/RT)
Keterangan:
∆G = Energi bebas gibbs (kal/mol)
R = Konstanta Gas (1.986 kal/mol)
T = Suhu (25oC = 298 Kelvin)
Dengan menggunakan persamaan diatas didapatkan hasil nilai konstanta inhibisi
masing-masing senyawa turunan kuersetin dan disajikan dalam Tabel 3 dan dapat
dikatakan bahwa sebagian besar senyawa turunan kuersetin memiliki konformasi
medekati ligan asli dan berpotensi menjadi inhibitor protease HIV-1 dilihat dari besarnya
energi bebas gibbs dan konstanta inhibisi dari senyawa-senyawa tersebut.
D. Perbandingan interaksi kuersetin dan darunavir terhadap protease HIV-1
Menurut Ko et al. (2009) flavonoid yang tergabung dalam kelompok flavanol,
isoflavon atau flavanon cenderung menghambat reverse transcriptase atau protease dan
pada penelitian lainnya didapatkan hasil bahwa kuersetin memiliki aktivitas
penghambatan HIV-1 sebesar ≥ 64% (Pasetto et al., 2014).
Dari hasil penambatan yang dilakukan didapatkan 22 senyawa turunan kuersetin
memiliki energi gibbs sama dengan lebih kecil dari ligan aslinya (Darunavir) yang
menunjukkan potensi dari kuersetin sebagai kandidat obat protease HIV. Hasil
penambatan di analisis dengan menggunakan program Discovery Studio 2019 atau
23
LigPlot ++ sehingga dapat dianalisis interaksi yang terjadi antara ligan dan reseptor
protease HIV-1 serta residu yang ada di sekitar permukaan protein yang mengalami
interaksi. Perbandingan interaksi yang terjadi pada hasil penambatan ligan asli
(Darunavir) dengan hasil penambatan senyawa turunan kuersetin disajikan pada tabel 4
berikut ini:
Tabel 4. Perbandingan Interaksi Darunavir dengan Senyawa Turunan Kuersetin
No Turunan
Kuersetin
Energi
Gibbs
Ikatan
Hidrogen
Interaksi Van der
walls
Pi-
Sigma/
Pi-anion
Pi-Alkyl
1 Darunavir -8,9 Asn25A,
Gly48B
Leu23B, Asn25B,
Gly27A, Gly27B,
Ala28A, Asp29A,
Val32A, Val32B,
Ile47A, Ile47B,
Gly48A, Gly49A,
Gly49B, Ile50B,
Thr80B, Pro81B,
Thr82B, Val84A
Ala28B,
Ile50A
Pro81A,
Val84B
2 ZINC10082
4387
-11.5 Asn25A,
Asn25B,
Gly27A,
Asp30A,
Thr82B
Gly49A, Leu23B,
Asn83B, Thr80B,
Gly27B, Thr80A,
Val32A, Thr31A,
Leu76A, Ile47A
Ala28A Ile50A,
Ile50B,
Pro81B,
Val84A,
Val84B
3 ZINC14952
519
-10.9 Asn25A,
Asp29A
Asp30A, Val32A,
Gly49A, Gly49B,
Val32B, Val84B,
Ala28B, Asn25B,
Gly27B, Val84A,
Gly27A
- Ala28A,
Ile47A,
Ile50A,
Ile50B
4 ZINC85815
592
-10.6 - Thr82A, Val84A,
Thr80A, Ala28A,
Asn25B, Asn25A,
Pro81B, Gly27A,
Thr80B, Val84B,
Ile50A, Thr82B,
Gly48B, Val32B,
Ile47B, Ala28B,
Ile50B
- -
24
No Turunan
Kuersetin
Energi
Gibbs
Ikatan
Hidrogen
Interaksi Van der
walls
Pi-
Sigma/
Pi-anion
Pi-Alkyl
5 ZINC95620
386 -10.5
Asp30A,
Gly48A
Pro81B, Thr82B,
Gly49A, Leu23B,
Thr80B, Val84B,
Ile50A, Gly27A,
Ile50B, Val32A,
Asp29A, Arg8B
Ala28A Ile47A
6 ZINC85815
508
-10.3 Ile50A,
Arg8B,
Thr82A,
Gly48A
Pro81B, Val84B,
Gly27A, Gly49A,
Ile47A, Asn25A,
Thr80A, Leu23A,
Gly49B, Asp29A,
Gly27B, Ala28B,
Thr82B, Asn25B
- Ile50B,
Ala28A,
Val84A,
Pro81A,
Leu23B
7 ZINC13479
087
-10.3 Ile50A,
Asn25A,
Gly27B,
Gly48A
Gly48B, Pro81A,
Thr82A, Leu23A,
Asp30A, Leu76A,
Ile47A, Gly49A,
Ile50A, Asn25B,
Ala28B, Val84B,
Pro81B, Thr82B,
Gly27A
- Ala28A,
Val32A,
Val84A
8 ZINC39732
53
-10.3 Asn25A,
Ile50B,
Thr82B,
Gly48A
Asp30A, Asn25B,
Val32A, Gly48B,
Ile47B, Ala28B,
Gly49B, Val32B,
Pro81A, Gly27B,
Val84A, Val84B,
Thr80B, Gly49A,
Gly27A
Asp29A Ile47A,
Ala28A,
Pro81B,
Ile50A
9 ZINC40968
46
-10.2 Asn25A,
Asn25B,
Gly27B
Arg8B, Leu23B,
Thr82B, Gly48B,
Ala28B, Gly49B,
Leu23A, Pro81A,
Ile50B, Thr82A,
Val84A, Ala28A,
Gly27A, Gly49A,
Ile47A
Asp29A Ile50A,
Val84B
10 ZINC13515
662
-10.1 Asp29A,
Ile50B
Leu46A, Thr82,
Pro81, Ile50A,
Gly49A, Val32A,
Ala28A, Ile47A,
Asp30A, Gly48A
- -
25
No Turunan
Kuersetin
Energi
Gibbs
Ikatan
Hidrogen
Interaksi Van der
walls
Pi-
Sigma/
Pi-anion
Pi-Alkyl
11 ZINC59764
611
-10.1 Ile50A Gly49A, Asn25B,
Gly27A, Val84B,
Ala28B, Asp29B,
Gly48B, Asp30B,
Gly49B, Asn25A,
Gly27B
- -
12 ZINC95620
863
-9.9 Thr80A Val84, Ile50B,
Pro81B, Thr82B,
Val84B, Ile50A,
Gly48A, Gly49A,
Ala28A, Asp30A.
Val32A
- -
13 ZINC10082
5220
-9.9 - Asp30A, Gly48A,
Val32A, Val84A,
Ile50B, Thr80A,
Pro81A, Thr82A,
Asn25A, Thr82B,
Val84B, Pro81B,
Gly27A, Ile50A,
Gly49A, Ala28A,
Ile47A
- -
14 ZINC10082
5216
-9.9 Asp29A,
Asp30A,
Thr82A
Ile47A, Gly49B,
Ile50B, Val32A,
Gly27B, Leu23A,
Pro81A, Thr80A,
Val84A, Asn25A,
Asn25B, Val32B,
Thr80B, Pro81B,
Thr82B, Gly27A,
Gly49A
Ala28A Ile50A,
Ala28B,
Val84B
15 ZINC14644
527
-9.7 Gly48B Ile47B, Asn25B,
Val32B, Val84B,
Thr80B, Pro81B,
Leu23B, Thr82B,
Gly48A, Gly27A,
Gly49A, Asp29A,
Ile47A, Asp30A,
Val32A, Val84A,
Asn25A, Gly49B
Ile50A Ala28A,
Ile50B
26
No Turunan
Kuersetin
Energi
Gibbs
Ikatan
Hidrogen
Interaksi Van der
walls
Pi-
Sigma/
Pi-anion
Pi-Alkyl
16 ZINC10082
5198
-9.5 Asn25B,
Asp29A,
Asp30A
Gly27A, Gly27B,
Val84B, Val32B,
Gly48B, Ile47B,
Gly49B, Gly49A,
Gly48A, Ala28A,
Ile47A, Ala28A,
Val32A, Val84A
Ile50A Ala28B,
Ile50B
17 ZINC41756
38
-9.5 Ile50B,
Asp29A,
Asp30A,
Gly48A
Gly48B, Pro81A,
Gly49B, Asn25B,
Ile50B, Asn25A,
Gly27B, Gly27A,
Ala28A, Ile47A,
Val32A, Val84A,
Gly49A, Val32B,
Asp30B, Leu76B
Ala28B Ile47B,
Ile50A
18 ZINC43495
92
-9.5 Ile50A Val84A, Asn25A,
Gly49A, Pro81B,
Arg8B, Leu23B,
Arg87A, Gly48A,
Gly27A, Ile47A,
Ala28A, Asp30A,
Val32A, Ile50B,
Pro81A, Gly49B,
Gly27B, Ala28B
Thr82B,
Asp29
-
19 ZINC10082
5193
-9.4 Gln58B,
Thr74B,
Gln92B,
Asp30B,
Asp29B,
Arg87B,
Leu5A
Lys45B, Thr91B,
Trp6A, Asn88B,
Gln61B, Gly73B,
Ile72B, Leu89B,
Asp60B
- -
20 ZINC14684
664
-9.3 Asn25A,
Asn25B,
Gly27A,
Thr82A
Leu23B, Gly49A,
Ala28A, Val84A,
Ile50B, Leu23,
Arg8A, Asp29B,
Gly48B, Pro81A,
Gly49B, Thr80B
- Val84B,
Ile50A,
Pro81B,
Ala28B
27
No Turunan
Kuersetin
Energi
Gibbs
Ikatan
Hidrogen
Interaksi Van der
walls
Pi-
Sigma/
Pi-anion
Pi-Alkyl
21 ZINC14644
557
-9.2 Asp29A,
Asp30A,
Thr82A,
Ile50B
Gly49B, Gly48B,
Thr82B, Pro81B,
Val84B, Asn25B,
Leu23B, Gly49A,
Asn25A, Val32A,
Thr31A, Leu76A,
Ile47A, Thr80A
Ala28A,
Pro81A,
Val84A
22 ZINC43496
87
-9.1 Gly27A,
Asn25B,
Asp29A,
Gly48A
Leu23B, Thr82B,
Ala28A, Pro81B,
Gly49A, Ile47A,
Asp30A, Val84A,
Thr80A, Asn25A,
Pro81A, Thr82A
Ile50B Val84B,
Ile50A
23 ZINC59764
324
-8.9 Thr82A,
Asn25B,
Gly48B,
Asn25A
Arg8A,
Gly27A
Ile50A
Gly27B, Pro81A,
Val84A, Gly49B,
Ile50B, Asp29B,
Leu76B, Asp30B,
Val84B, Gly49A,
Ala28A, Leu23B,
Arg87B
- Ala28B,
Ile47B
Tabel 4 di atas menunjukkan perbandingan hasil penambatan Darunavir sebagai
ligan asli dengan hasil penambatan senyawa turunan kuersetin. Pada penambatan
Darunavir terhadap protease HIV-1 didapat hasil energi bebas gibbs (∆G) sebesar -8.9
dengan RMSD sebesar 0 yang berarti terdapat kemiripan struktur yang diukur
berdasarkan jarak atom sejenis. Sedangkan pada hasil penambatan senyawa turunan
kuersetin didapatkan hasil sebanyak 21 senyawa menunjukkan bahwa energi gibbs yang
dimiliki lebih negatif (∆G < -8.9) dibandingkan dengan energi bebas gibbs (∆G) yang
terdapat pada Darunavir sebagai kontrol inhibitor protease HIV-1, senyawa-senyawa
tersebut yaitu kuersetin dengan ZINC100824387, ZINC14952519, ZINC85815592,
ZINC95620386, ZINC85815508, ZINC13479087, ZINC3973253, ZINC4096846,
ZINC13515662, ZINC59764611, ZINC95620863, ZINC100825220, ZINC100825216,
ZINC14644527, ZINC100825198, ZINC4175638, ZINC4349592, ZINC100825193,
ZINC14684664, ZINC14644557, ZINC4349687, ZINC59764324, ZINC38428701, dan
terdapat satu senyawa turunan kuersetin yang memiliki energi gibbs yang besaran energi
28
gibbsnya sama dengan energi yang terdapat pada darunavir (-8.9 kkl/mol) yaitu kuersetin
dengan kode ZINC59764324 sedangkan empat belas senyawa turunan kuersetin lainnya
memiliki afinitas ikatan (energi bebas gibbs) lebih kecil dibandingkan dengan ligan
aslinya (darunavir) sebagaimana yang disajikan pada Tabel Lampiran 2.
Dilihat dari konstanta inhibisinya (Ki), terdapat 21 senyawa turunan kuersetin yang
memiliki nilai lebih kecil dibandingkan dengan nilai konstanta inhibisi (Ki) yang terdapat
pada hasil penambatan Darunavir dengan protease HIV-1. Dimana konstanta inhibisi ini
menunjukkan konsentrasi yang diperlukan ligan dalam menghambat reseptor protease
HIV-1.
Pada penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Pasetto et al. (2014) menunjukkan
bahwa kuersetin memiliki aktivitas penghambatan terhadap HIV-1. Aktivitas
penghambatan dibuktikan dengan semakin negatifnya energi gibbs yang menunjukkan
semakin kuatnya ikatan antara ligan dan reseptor protease HIV-1. Berdasarkan data pada
Tabel 4 di atas, terdapat 22 senyawa turunan kuersetin yang memiliki potensi sebagai
inhibitor protease HIV-1.
Energi bebas gibbs dipengaruhi oleh perubahan entalfi dan entrofi (Morris et al.,
1998), yang berarrti afinitas ikatan yang terjadi tidak lepas dari pengaruh interaksi
molekul-molekul yang terdapat pada permukaan ligan dan reseptor protease HIV-1,
ikatan yang terbentuk dapat berupa ikatan hidrogen ataupun ikatan lain yang saling
mempengaruhi seperti interaksi van der waals dan interaksi-interaksi yang lainnya.
Semakin banyak interaksi yang terjadi maka akan semakin kuat juga afinitas ikatan yang
terbentuk antara ligan dengan reseptor (Bernaldez et al., 2018).
Interaksi yang terjadi antara reseptor protease HIV-1 dengan ligan dianalisa dengan
menggunakan perangkat lunak Discovery Studio 2019. Perangkat lunak ini dipilih selain
penggunaannya yang free, juga dapat memvisualisasikan interaksi baik secara 2 dimensi
maupun visualisasi 3 dimensi.
Perbandingan interaksi yang terjadi antara hasil penambatan terhadap ligan asli
(Darunavir) dengan salah satu ligan uji dapat dilihat pada Gambar 9 dibawah ini.
29
A: Interaksi yang terjadi pada Darunavir; B: Interaksi pada salah satu senyawa turunan kuersetin kode ZINC100824387
Pada penambatan Darunavir dengan reseptor protease HIV-1 dapat dilihat terdapat
beberapa interaksi yang terjadi diantaranya terdapat dua ikatan hidorgen yang terjadi pada
kedua rantai poliprotein dengan residu asam amino Asn25 pada rantai A dan residu asam
amino Gly48 pada rantai B. Ikatan lain yang terbentuk yaitu ikatan hidrofobik yang
ditandai dengan interaksi van der waals, ikatan pi-sigma, dan pi-alkyl. Interaksi yang
terjadi pada penambatan senyawa turunan kuersetin dengan reseptor protease HIV-1
hampir sama dengan interaksi yang terjadi pada penambatan ligan aslinya, sebagian besar
ditemukan ikatan hidrogen, interaksi van der waals, ikatan pi-sigma dan pi-alkyl pada
interaksi senyawa turunan kuersetin dengan reseptor protease HIV-1. Data seluruh hasil
penambatan senyawa turunan kuersetin terhadap resptor protease HIV-1 ini disajikan
pada lampiran tabel 2 dan tabel lampiran 3. Interaksi yang terbentuk antara ligan dengan
reseptor berkontribusi dalam peningkatan afinitas ikatan yang terjadi (Bernaldez et al.,
2018).
Dalam kaitannya sebagai kandidat obat, tidak hanya memperhatikan afinitas energi
serta ikatan yang terjadi antara ligan dengan reseptor, namun perlu diperhatikan juga sifat
fisikokimia untuk menilai dan memperkirakan proses ADME (Absorpsi, Distribusi,
Metabolisme, Eksresi) dari kandidat obat (Price et al., 2009). Penulusuran sifat
fisikokimia dan druglikeness dari ligan asli dan ligan uji dilakukan dengan menggunakan
Gambar 9. Perbandingan Interaksi yang terjadi pada Darunavir dan Senyawa Turunan
Kuersetin
A B
30
webtools SwissADME (http://www.swissadme.ch/index.php) dan hasilnya disajikan pada
Tabel 3 dan Tabel 4.
Tabel 3. Perbandingan sifat fisikokimia darunavir dengan senyawa inhibitor
protease HIV-1
No
Kuersetin
Bobot
molekul
(g/mol)
Akseptor
HB
Donor
HB
Log
P
TPSA
(Ų)
1 Darunavir 547.66 8 3 2.47 148.80
2 ZINC100824387 302.24 7 5 0 131.36
3 ZINC14952519 316.26 7 4 0 120.36
4 ZINC85815592 464.38 12 8 2 210.51
5 ZINC95620386 464.38 12 8 2 210.51
6 ZINC85815508 610.52 16 10 3 269.43
7 ZINC13479087 448.38 11 7 2 190.28
8 ZINC3973253 506.41 13 7 3 216.58
9 ZINC4096846 464.38 12 8 2 210.51
10 ZINC13515662 550.42 15 8 3 253.88
11 ZINC59764611 360.36 7 1 0 83.45
12 ZINC95620863 360.36 7 1 0 83.45
13 ZINC100825220 478.36 13 8 2 227.58
14 ZINC100825216 478.36 13 8 2 227.58
15 ZINC14644527 434.35 11 7 2 190.28
16 ZINC100825198 382.30 10 5 0 183.11
17 ZINC4175638 478.36 13 8 2 227.58
18 ZINC4349592 492.43 12 6 2 188.51
19 ZINC100825193 506.41 13 7 3 216.58
20 ZINC14684664 434.35 11 7 2 190.28
21 ZINC14644557 448.38 11 7 2 190.28
22 ZINC4349687 434.35 11 7 2 190.28
23 ZINC59764324 550.42 15 8 3 253.88
Sifat fisikokimia suatu senyawa sangat penting karena dapat dengan cepat
memperkirakan proses farmakokinetik (ADME) terutama pada penyerapan senyawa obat
oleh tubuh (Daina et al., 2017). ADME mencakup proses penyerapan obat oleh tubuh
(absorption), distribusi obat dalam tubuh (distribution), metabolisme obat didalam tubuh
(metabolism) dan pengeluaran obat dari tubuh (excretion) (Doogue and Polasek, 2013).
31
Selain itu, suatu senyawa dikatan memiliki permeabilitas tinggi apabila memenuhi 2
kriteria atau lebih dari aturan Lipinski, yaitu pertama bobot molekul tidak lebih dari 500
dalton, koefesien partisi oktanol/air (Log P) kurang dari 5, donor ikatan hydrogen tidak
lebih dari 5, dan akseptor ikatan hidrogen tidak lebih dari 10 (Lipinski et al.); (Benet et
al., 2016).
Tabel 4. Sifat drug likeness senyawa turunan kuersetin
No Kuersetin Kelarutan (Log S)
Penyimpangan hukum Lipinski
Skor Bioavailabilitas
1 Darunavir -4.46 1 0.55
2 ZINC100824387 -3.16 0 0.55
3 ZINC14952519 -3.36 0 0.55
4 ZINC85815592 -3.04 2 0.17
5 ZINC95620386 -3.04 2 0.17
6 ZINC85815508 -3.30 3 0.17
7 ZINC13479087 -3.33 2 0.17
8 ZINC3973253 -3.15 3 0.17
9 ZINC4096846 -3.64 2 0.17
10 ZINC13515662 -3.08 3 0.11
11 ZINC59764611 -3.64 0 0.55
12 ZINC95620863 -3.64 0 0.55
13 ZINC100825220 -3.27 2 0.11
14 ZINC100825216 -3.27 2 0.11
15 ZINC14644527 -3.27 2 0.17
16 ZINC100825198 -3.07 0 0.11
17 ZINC4175638 -3.27 2 0.11
18 ZINC4349592 -3.13 2 0.17
19 ZINC100825193 -3.15 3 0.17
20 ZINC14684664 -2.99 2 0.17
21 ZINC14644557 -3.33 2 0.17
22 ZINC4349687 -3.27 2 0.17
23 ZINC59764324 -3.08 3 0.11
Hasil analisis fisikokimia Darunavir memiliki bobot molekul lebih dari 500 dalton,
tiga donor ikatan hidrogen, akseptor ikatan hidrogen sebanyak delapan dan koefesien
partisi oktanol/air sebesar 2.47 yang berarti terdapat 1 penyimpangan hukum lipinski dan
32
hal tersebut menunjukkan bahwa Darunavir memiliki permeabilitas yang tinggi sebagai
obat.
Hasil analisis fisikokimia terhadap 22 senyawa turunan kuersetin yang memiliki
afinitas ikatan paling negatif dibandingkan dengan ligan asli (Darunavir), diperoleh lima
senyawa memiliki 3 penyimpangan aturan lipinski yaitu senyawa turunan kuersetin
dengan kode ZINC85815508, kuersetin ZINC3973253, kuersetin ZINC13515662,
kuersetin ZINC100825193 dan kuersetin ZINC59764324, dua belas senyawa turunan
kuersetin dengan 2 penyimpangan hukum lipinski yaitu ZINC85815592, ZINC95620386,
ZINC13479087, ZINC4096846, ZINC100825220, ZINC100825216, ZINC14644527,
ZINC4175638, ZINC4349592, ZINC14684664, ZINC14644557, ZINC4349687 dan 5
senyawa turunan kuersetin yang tidak memiliki penyimpangan hukum lipinski yaitu
kuersetin dengan kode ZINC100824387, ZINC14952519, ZINC59764611,
ZINC95620863, ZINC100825198. Lebih lengkapnya perbandingan druglikeness dan
penyimpangan hukum lipinski antara Darunavir dengan senyawa turunan kuersetin
disajikan dalam tabel 4 berikut.
Molekul yang memiliki kelarutan yang baik merupakan suatu keuntungan dalam
pengembangan obat karena sifat fisikokimia ini sangat penting dalam proses
farmakokinetik (ADME), terlebih untuk obat-obat yang diberikan secara oral dan jenis
obat parenteral harus sangat larut dalam air (Daina et al., 2017). Penilaian kelarutan
dilakukan secara komputasi menggunakan webtools SwissADME dengan metode ESOL
yang dikembangkan oleh Delaney dengan kriteria penilaian tidak boleh lebih dari 6
(Delaney, 2004). Koefisien partisi antara n-oktanol dan air merupakan parameter
lipofilisitas yang merupakan desain senyawa yang sangat penting karena berhubungan
dengan proses absorpsi dan ikatan protein (Ariyanto, 2007) dengan rentan nilai −0,7
sampai 6,0. Pada penelitian ini, baik ligan asli maupun ligan uji (senyawa turunan
kuersetin) memiliki skor tidak lebih dari 6 yang berarti 22 senyawa tersebut tergolong
senyawa yang memiliki kelarutan yang baik.
Bobot molekul dari suatu senyawa sangat mempengaruhi permeabilitas suatu obat.
Selain dipengaruhi oleh bobot molekul, permeabilitas juga dipengaruhi oleh akseptor
ikatan hidrogen dan donor akatan hidrogen. Semakin besar akseptor dan donor ikatan
33
hidrogen maka permeabilitas ligan akan semakin buruk (Lipinski et al.). Sehingga ini
akan mempengaruhi proses dari absorpsi dan distribusi obat itu sendiri.
Topological polar surface area (TPSA) merupakan luas semua permukaan atom
polar dari senyawa obat. Nilai TPSA dapat digunakan untuk optimasi kemampuan obat
menembus membran sel (Pajouhesh and Lenz, 2005).
Setelah di absorpsi tentuanya obat akan di metabolisme dan di distribusikan ke
seluruh tubuh sehingga efek dari pemberian obat tersebut dapat tercapai dan tentunya
proses ini dipengaruhi oleh sifat fisikokimia suatu obat seperti bobot molekul, akseptor
dan donor ikatan hidrogen, TPSA serta sifat kelarutan obat tersebut dan skor ini dapat
ditunjukan oleh nilai bioavailabilitas . Secara umum nilai bioavailabilitas menunjukan
pengukuran laju bahan aktif yang diserap dari suatu obat terhadap tempat aksi (tempat
obat bekerja) dengan skor setidaknya 10% dengan pemberian obat secara oral (Daina et
al., 2017). Dilihat dari Tabel 4 baik ligan asli (darunavir) maupun ligan uji (senyawa
turunan kuersetin) dengan metode komputasi menggunakan SwissADME memiliki nilai
bioavailabilitas > 10%.
Permeabilitas yang tinggi berpengaruh pada proses ekskresi, makin tinggi
permeabilitas sutau zat, maka akan lebih mudah diekskresikan. Sedangkan permeabilitas
itu sendiri dipengaruhi oleh sifat fisikokimia suatu zat (Benet et al., 2016). Dilihat dari
sifat fisikokimia yang disajikan pada Tabel 3 dan sifat druglikeness yang disajikan pada
Tabel 4 dapat dilihat bahwa dari 22 senyawa turunan kuersetin yang memiliki energi
bebas gibbs paling kecil, terdapat 17 senyawa turunan kuersetin memiliki permeabilitas
yang baik, dilihat dari banyaknya penyimpangan terhadap hukum lipinski. Hal ini
menunjukan bahwa 17 belas senyawa turunan kuersetin tersebut memenuhi aturan
lipinski serta memiliki afinitas ikatan energi yang besar sehingga berpotensi sebagai
kandidat inhibitor protease HIV-1.
34
35
BAB IV. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Hasil penelitian menggunakan metode in silico terhadap 36 senyawa turunan
kuersetin degan reseptor protease HIV-1 memberikan hasil:
1. Terdapat 22 senyawa turunan kuersetin memiliki afinitas energi ikatan yang lebih
besar dibanding dengan ligan asli yaitu Darunavir.
2. Terdapat 17 senyawa turunan kuersetin berpotensi sebagai kandidat inhibitor protease
HIV-1 berdasarkan energi bebas gibbs (∆G) serta pemenuhan aturan lipinksi.
B. Saran
Untuk selanjutnya penelitian ini dapat dilakukan uji in vitro untuk mengetahui
aktivitas senyawa-senyawa hasil analisis in silico terhadap penghambatannya pada
protease HIV-1
36
37
DAFTAR PUSTAKA
Adamson CS, Salzwedel K, Freed EO. 2009. Virus maturation as a new HIV-1
therapeutic target. Expert Opin Ther Targets 13: 895-908
Amelia. 2010. Penapisan in silico beberapa senyawa bahan alam terhadap aktivitas
protease HIV-1. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Program Sudi
Farmasi Universitas Indonesia
Ariyanto. 2007. Penentuan sifat lipofilisitas senyawa turunan kuinolon secara kimia
komputasi dan analisis hubungan sifat lipofilisitas terhadap aktivitas anti
toksoplasma. ed. FFUSD Yogyakarta
Artinda SA. 2016. Kajian Docking 3-[(Asetiloksi)Metil]-7-[(4-Hidroksi-3-Metoksifenil)
Metilidin]Amino]-8-Okso-5-Thia-1-Azabisiklo[4.2.0]Oct-2-Ene-Asam
Karboksilat Menggunakan Dock6. UMS
Benet LZ, Hosey CM, Ursu O, et al. 2016. BDDCS, the Rule of 5 and drugability.
Advanced drug delivery reviews 101: 89-98
Bernaldez MJA, Billones JB, Magpantay A. 2018. In silico analysis of binding
interactions between GSK983 and human DHODH through docking and
molecular dynamics. AIP Conference Proceedings 2045: 020073
Blood GAC. 2016. Human Immunodeficiency Virus (HIV). Transfus Med Hemother 43:
203-22
Broglia R, Tiana G, Provasi D, et al. 2004. Design of a folding inhibitor of the HIV-1
Protease.
Daina A, Michielin O, Zoete V. 2017. SwissADME: a free web tool to evaluate
pharmacokinetics, drug-likeness and medicinal chemistry friendliness of small
molecules. Scientific reports 7: 42717-
Dallakyan S, Olson AJ. 2015. Small-molecule library screening by docking with PyRx.
Methods Mol Biol 1263: 243-50
Delaney JS. 2004. ESOL: estimating aqueous solubility directly from molecular structure.
J Chem Inf Comput Sci 44: 1000-5
Doogue MP, Polasek TM. 2013. The ABCD of clinical pharmacokinetics. Therapeutic
advances in drug safety 4: 5-7
Ferencz L, Lucia M. 2015. Identification of new superwarfarin-type rodenticides by
structural similarity. The docking of ligands on the vitamin K epoxide reductase
enzyme’s active site. Acta Universitatis Sapientiae: Agriculture and Environment
7
38
FightAIDS@Home. 2014. The AIDS crisis.
http://fightaidsathome.scripps.edu/crisis.html diakses tanggal 12 Desember 2019
Flexner C. 1998. HIV-Protease Inhibitors. New England Journal of Medicine 338: 1281-
93
Ghosh AK, Dawson ZL, Mitsuya H. 2007. Darunavir, a conceptually new HIV-1 protease
inhibitor for the treatment of drug-resistant HIV. Bioorganic & medicinal
chemistry 15: 7576-80
Huang S-Y, Zou X. 2007. Efficient molecular docking of NMR structures: application to
HIV-1 protease. Protein science : a publication of the Protein Society 16: 43-51
Kesehatan PDK. 2018. InfoDATIN Situasi Umum HIV/AIDS dan Tes HIV. ed. KK RI
Ko Y-J, Oh H-J, Ahn H-M, et al. 2009. Flavonoids as potential inhibitors of retroviral
enzymes. Journal of the Korean Society for Applied Biological Chemistry 52:
321-6
Kumar S, Pandey AK. 2013. Chemistry and Biological Activities of Flavonoids: An
Overview. The Scientific World Journal Volume 2013: 16
Lipinski CA, Lombardo F, Dominy BW, et al.
Mager PP. 2001. The active site of HIV-1 protease. Med Res Rev 21: 348-53
Morris Gm, Goodsell Ds, Halliday Rs, et al. 1998. Automated Docking Using a
Lamarckian Genetic Algorithm and an Empirical Binding Free Energy Function.
Computational Chemistry 19: 1639-62
Negara BA. 2014. Penilaian Hasil Molecular Docking Turunan Diketopiperazin Sebagai
Inhibitor Hiv-1 Protease. ed. FFUM Surakarta
Nurfitriyana F. 2010. Penambatan Molekuler Beberapa Senyawa Xanton dari Tanaman
Garcinia mangostana Linn. pada Protease HIV-1. In Skripsi Program Studi
Farmasi, ed. U Indonesia, pp. 36
Pajouhesh H, Lenz GR. 2005. Medicinal chemical properties of successful central
nervous system drugs. NeuroRx 2: 541-53
Pasetto S, Pardi V, Murata RM. 2014. Anti-HIV-1 activity of flavonoid myricetin on
HIV-1 infection in a dual-chamber in vitro model. PloS one 9: e115323-e
Pradiana M. 2019. Studi in silico aktivitas penghambatan in silico senyawa Turunan
kuersetin terhadap her-2. Fakultas Biologi Universitas Nasional Jakarta
Pratama M. 2016. Studi Docking Molekular Senyawa Turunan Kuinolin Terhadap
Reseptor Estrogen-alpha. 2: 1-7
Price DA, Blagg J, Jones L, et al. 2009. Physicochemical drug properties associated with
in vivo toxicological outcomes: a review. Expert Opin Drug Metab Toxicol 5:
921-31
39
Reges M, Marinho MM, Marinho ES. 2018. In Silico Characterization of Hypoglycemic
Agent Phenformin Using Classical Force Field MMFF94. International Journal
of Recent Research and Review Vol. X
Setiawan A. 2009. Analisis in silico Inhibisi Enzim Sitokrom P450 3A4 oleh Senyawa
Golongan Inhibitor HIV-Protease dengan Teknik Moleculer Docking. ed. DFU
Indonesia
Tjay TH, Rahardja K. 2007. Obat-obat penting - Kasiat, Penggunaan dan Efek-efek
sampingnya. Jakarta: PT Elex Media Computindo
WHO. 2018. Summary of the global HIV epidemic in 2018. In WHO Global Health
Observatory data. https://www.who.int/gho/hiv/en/ diakses tangal 12 Desember
2019: WHO
40
41
Lampiran I Gambar Lampiran
Gambar Lampiran 1. Interaksi pada setiap Ligan (ligan asli dan ligan uji)
Darunavir
Kuersetin ZINC3869685
Kuersetin ZINC517261
Kuersetin ZINC3973253
Kuersetin ZINC4096845
Kuersetin ZINC4096846
42
Kuersetin ZINC4175638
Kuersetin ZINC4349592
Kuersetin ZINC4349687
Kuersetin ZINC4654812
Kuersetin ZINC6484693
Kuersetin ZINC6484697
43
Kuersetin ZINC13479087
Kuersetin ZINC13515662
Kuersetin ZINC13740559
Kuersetin ZINC14644472
Kuersetin ZINC14644527
Kuersetin ZINC14644557
44
Kuersetin ZINC14684644
Kuersetin ZINC14684664
Kuersetin ZINC14952519
Kuersetin ZINC38428701
Kuersetin ZINC59764324
Kuersetin ZINC59764611
45
Kuersetin ZINC84422547
Kuersetin ZINC84428502
Kuersetin ZINC84858038
Kuersetin ZINC85815508
Kuersetin ZINC85815592
Kuersetin ZINC95620386
46
Kuersetin ZINC95620863
Kuersetin ZINC100772239
Kuersetin ZINC100824387
Kuersetin ZINC100825193
Kuersetin ZINC100825198
Kuersetin ZINC100825216
47
Kuersetin ZINC100825220
48
49
Lampiran II Tabel Lampiran
Tabel Lampiran 1. Senyawa turunan kuersetin yang diuji
No Kuersetin Rumus Kimia Struktur
1 ZINC100824387 C27H28O17
2 ZINC14952519 C21H20O11
3 ZINC85815592 C39H32O16
4 ZINC95620386 C27H30O16
5 ZINC85815508 C30H26O15
50
No Kuersetin Rumus Kimia Struktur
6 ZINC13479087 C21H18O13
7 ZINC3973253 C21H20O12
8 ZINC4096846 C27H30O16
9 ZINC13515662 C21H18O13
10 ZINC59764611 C30H26O14
11 ZINC95620863 C21H18O13
51
No Kuersetin Rumus Kimia Struktur
12 ZINC100825220 C26H28O16
13 ZINC100825216 C27H30O17
14 ZINC14644527 C21H18O13
15 ZINC100825198 C27H30O17
16 ZINC4175638 C21H20O11
17 ZINC4349592 C23H22O13
52
No Kuersetin Rumus Kimia Struktur
18 ZINC100825193 C26H28O16
19 ZINC14684664 C20H18O11
20 ZINC14644557 C23H24O12
21 ZINC4349687 C21H20O12
22 ZINC59764324 C24H22O15
23 ZINC38428701 C20H18O11
53
No Kuersetin Rumus Kimia Struktur
24 ZINC13740559 C20H18O11
25 ZINC14644472 C15H10O10S
26 ZINC4096845 C21H20O12
27 ZINC3869685 C15H10O7
28 ZINC517261 C16H12O7
29 ZINC84428502 C27H28O7
54
No Kuersetin Rumus Kimia Struktur
30 ZINC14684644 C23H22O13
31 ZINC4654812 C24H22O15
32 ZINC84858038 C27H36O7
33 ZINC6484697 C19H20O7
34 ZINC6484693 C19H20O7
35 ZINC84422547 C23H28O7
36 ZINC100772239 C27H30O16
55
Tabel Lampiran 2. Hasil Penambatan Molekuler
No Turunan Kuersetin RMSD Energi Gibbs
(kkl/mol) KI (μM)
1 Darunavir 0 -8.9
2 ZINC100824387 0 -11.5 0,00
3 ZINC14952519 0 -10.9 0,01
4 ZINC85815592 0 -10.6 0,02
5 ZINC95620386 0 -10.5 0,02
6 ZINC85815508 0 -10.3 0,03
7 ZINC13479087 0 -10.3 0,03
8 ZINC3973253 0 -10.3 0,03
9 ZINC4096846 0 -10.2 0,03
10 ZINC13515662 0 -10.1 0,04
11 ZINC59764611 0 -10.1 0,04
12 ZINC95620863 0 -9.9 0,05
13 ZINC100825220 0 -9.9 0,05
14 ZINC100825216 0 -9.9 0,05
15 ZINC14644527 0 -9.7 0,08
16 ZINC100825198 0 -9.5 0,11
17 ZINC4175638 0 -9.5 0,11
18 ZINC4349592 0 -9.5 0,11
19 ZINC100825193 0 -9.4 0,13
20 ZINC14684664 0 -9.3 0,15
21 ZINC14644557 0 -9.2 0,18
22 ZINC4349687 0 -9.1 0,21
23 ZINC59764324 0 -8.9 0,29
24 ZINC38428701 0 -8.8 0,35
25 ZINC13740559 0 -8.8 0,35
26 ZINC14644472 0 -8.6 0,49
27 ZINC4096845 0 -8.4 0,69
28 ZINC3869685 0 -8.3 0,81
56
No Turunan Kuersetin RMSD Energi Gibbs
(kkl/mol) KI (μM)
29 ZINC517261 0 -8.3 0,81
30 ZINC84428502 0 -8.3 0,81
31 ZINC14684644 0 -8.0 1,35
32 ZINC4654812 0 -7.8 1,89
33 ZINC84858038 0 -7.8 1,89
34 ZINC6484697 0 -7.6 2,65
35 ZINC6484693 0 -7.4 3,71
36 ZINC84422547 0 -7.3 4,40
37 ZINC100772239 0 -6.0 39,54
57
Tabel lampiran 3. Interaksi dan Residu Penambatan Darunavir dan Senyawa Turunan Kuersetin
No Turunan
Kuersetin
Ikatan
Hidrogen Interaksi van der waals
Pi-
Sigma/P
i-anion
Pi-Alkyl
Darunavir Asn25A,
Gly48B
Leu23B, Asn25B, Gly27A,
Gly27B, Ala28A, Asp29A,
Val32A, Val32B, Ile47A,
Ile47B, Gly48A, Gly49A,
Gly49B, Ile50B, Thr80B,
Pro81B, Thr82B, Val84A
Ala28B,
Ile50A
Pro81A,
Val84B
1 ZINC100824387 Asn25A,
Asn25B,
Gly27A,
Asp30A,
Thr82B
Gly49A, Leu23B, Asn83B,
Thr80B, Gly27B, Thr80A,
Val32A, Thr31A, Leu76A,
Ile47A
Ala28A Ile50A,
Ile50B,
Pro81B,
Val84A,
Val84B
2 ZINC14952519 Asn25A,
Asp29A
Asp30A, Val32A, Gly49A,
Gly49B, Val32B, Val84B,
Ala28B, Asn25B, Gly27B,
Val84A, Gly27A
- Ala28A,
Ile47A,
Ile50A,
Ile50B
3 ZINC85815592 - Thr82A, Val84A, Thr80A,
Ala28A, Asn25B, Asn25A,
Pro81B, Gly27A, Thr80B,
Val84B, Ile50A, Thr82B,
Gly48B, Val32B, Ile47B,
Ala28B, Ile50B
- -
4 ZINC95620386 Asp30A,
Gly48A
Pro81B, Thr82B, Gly49A,
Leu23B, Thr80B, Val84B,
Ile50A, Gly27A, Ile50B,
Val32A, Asp29A, Arg8B
Ala28A Ile47A
5 ZINC85815508 Ile50A,
Arg8B,
Thr82A,
Gly48A
Pro81B, Val84B, Gly27A,
Gly49A, Ile47A, Asn25A,
Thr80A, Leu23A, Gly49B,
Asp29A, Gly27B, Ala28B,
Thr82B, Asn25B
- Ile50B,
Ala28A,
Val84A,
Pro81A,
Leu23B
6 ZINC13479087 Ile50A,
Asn25A,
Gly27B,
Gly48A
Gly48B, Pro81A, Thr82A,
Leu23A, Asp30A, Leu76A,
Ile47A, Gly49A, Ile50A,
Asn25B, Ala28B, Val84B,
Pro81B, Thr82B, Gly27A
- Ala28A,
Val32A,
Val84A
58
No Turunan
Kuersetin
Ikatan
Hidrogen Interaksi van der waals
Pi-
Sigma/P
i-anion
Pi-Alkyl
7 ZINC3973253 Asn25A,
Ile50B,
Thr82B,
Gly48A
Asp30A, Asn25B, Val32A,
Gly48B, Ile47B, Ala28B,
Gly49B, Val32B, Pro81A,
Gly27B, Val84A, Val84B,
Thr80B, Gly49A, Gly27A
Asp29A Ile47A,
Ala28A,
Pro81B,
Ile50A
8 ZINC4096846 Asn25A,
Asn25B,
Gly27B
Arg8B, Leu23B, Thr82B,
Gly48B, Ala28B, Gly49B,
Leu23A, Pro81A, Ile50B,
Thr82A, Val84A, Ala28A,
Gly27A, Gly49A, Ile47A
Asp29A Ile50A,
Val84B
9 ZINC13515662 Asp29A,
Ile50B
Leu46A, Thr82, Pro81,
Ile50A, Gly49A, Val32A,
Ala28A, Ile47A, Asp30A,
Gly48A
- -
10 ZINC59764611 Ile50A Gly49A, Asn25B, Gly27A,
Val84B, Ala28B, Asp29B,
Gly48B, Asp30B, Gly49B,
Asn25A, Gly27B
- -
11 ZINC95620863 Thr80A Val84, Ile50B, Pro81B,
Thr82B, Val84B, Ile50A,
Gly48A, Gly49A, Ala28A,
Asp30A. Val32A
12 ZINC100825220 - Asp30A, Gly48A, Val32A,
Val84A, Ile50B, Thr80A,
Pro81A, Thr82A, Asn25A,
Thr82B, Val84B, Pro81B,
Gly27A, Ile50A, Gly49A,
Ala28A, Ile47A
13 ZINC100825216 Asp29A,
Asp30A,
Thr82A
Ile47A, Gly49B, Ile50B,
Val32A, Gly27B, Leu23A,
Pro81A, Thr80A, Val84A,
Asn25A, Asn25B, Val32B,
Thr80B, Pro81B, Thr82B,
Gly27A, Gly49A
Ala28A Ile50A,
Ala28B,
Val84B
14 ZINC14644527 Gly48B Ile47B, Asn25B, Val32B,
Val84B, Thr80B, Pro81B,
Leu23B, Thr82B, Gly48A,
Gly27A, Gly49A, Asp29A,
Ile47A, Asp30A, Val32A,
Val84A, Asn25A, Gly49B
Ile50A Ala28A,
Ile50B
59
No Turunan
Kuersetin
Ikatan
Hidrogen Interaksi van der waals
Pi-
Sigma/P
i-anion
Pi-Alkyl
15 ZINC100825198 Asn25B,
Asp29A,
Asp30A
Gly27A, Gly27B, Val84B,
Val32B, Gly48B, Ile47B,
Gly49B, Gly49A, Gly48A,
Ala28A, Ile47A, Ala28A,
Val32A, Val84A
Ile50A Ala28B,
Ile50B
16 ZINC4175638 Ile50B,
Asp29A,
Asp30A,
Gly48A
Gly48B, Pro81A, Gly49B,
Asn25B, Ile50B, Asn25A,
Gly27B, Gly27A, Ala28A,
Ile47A, Val32A, Val84A,
Gly49A, Val32B, Asp30B,
Leu76B
Ala28B Ile47B,
Ile50A
17 ZINC4349592 Ile50A Val84A, Asn25A, Gly49A,
Pro81B, Arg8B, Leu23B,
Arg87A, Gly48A, Gly27A,
Ile47A, Ala28A, Asp30A,
Val32A, Ile50B, Pro81A,
Gly49B, Gly27B, Ala28B
Thr82B,
Asp29
-
18 ZINC100825193 Gln58B,
Thr74B,
Gln92B,
Asp30B,
Asp29B,
Arg87B,
Leu5A
Lys45B, Thr91B, Trp6A,
Asn88B, Gln61B, Gly73B,
Ile72B, Leu89B, Asp60B
- -
19 ZINC14684664 Asn25A,
Asn25B,
Gly27A,
Thr82A
Leu23B, Gly49A, Ala28A,
Val84A, Ile50B, Leu23,
Arg8A, Asp29B, Gly48B,
Pro81A, Gly49B, Thr80B
- Val84B,
Ile50A,
Pro81B,
Ala28B
20 ZINC14644557 Asp29A,
Asp30A,
Thr82A,
Ile50B
Gly49B, Gly48B, Thr82B,
Pro81B, Val84B, Asn25B,
Leu23B, Gly49A, Asn25A,
Val32A, Thr31A, Leu76A,
Ile47A, Thr80A
Ala28A,
Pro81A,
Val84A
21 ZINC4349687 Gly27A,
Asn25B,
Asp29A,
Gly48A
Leu23B, Thr82B, Ala28A,
Pro81B, Gly49A, Ile47A,
Asp30A, Val84A, Thr80A,
Asn25A, Pro81A, Thr82A,
Gly49B
Ile50B Val84B,
Ile50A
60
No Turunan
Kuersetin
Ikatan
Hidrogen Interaksi van der waals
Pi-
Sigma/P
i-anion
Pi-Alkyl
22 ZINC59764324 Asn25A,
Thr82A,
Arg8A,
Asn25B,
Gly27A,
Ile50A,
Gly48A,
Ile50A
Val32B, Ile50A, Ile50B,
Gly49, Gly27A, Leu23A,
Arg8A, Asp29B, Gly27B,
Thr80, Pro81A, Val84,
Gly49, Gly46B, Asn25B,
- Ile47B,
Ala28B
23 ZINC38428701 Asp30A,
Thr82B
Thr82A, Val84A, Gly49B,
Ile50B, Asp30A, Val32A,
Asn25A, Ile47A, Ala20A,
Asp29A, Gly27A, Gly49A,
Pro81B, Thr82, Val84,
Ile50B, Ala28B, Asp29B,
Gly27B
Ala28A Pro81A,
Ile50A,
Pro81B,
Ile47A
24 ZINC13740559 Gly27A Val32A, Ile47A, Ile50B,
Gly49B, Gly27B, Thr82A,
Val84A, Leu23A, Gly48B,
Pro81A, Asn25B, Ala28B,
Ile50A, Ala28A
- -
25 ZINC14644472 Ile50(A),
Ile50(B)
Val84B, Gly49A, Phe53A,
Pro81B, Arg8B, Thr82B,
Leu23B, Gly48A, Ala28A,
Ala28B, Gly27A, Val32A,
Asn25B, Asn25A, Gly49B,
Val84A
- -
26 ZINC4096845 - Asp30B, Asp29B, Ala28B,
Gly48B, Gly27B, Gly49B,
Ile50B, Val84A, Asn25A,
Ala28A, Asp22A, Gly48A,
Ile50A, Gly27A, Gly42A,
Thr82B, Thr60B, Pro81B,
Asn25B, Ile47B, Leu76B,
Val32B
- -
27 ZINC3869685 Gly48B Asp30A, Ale28A, Val32A,
Thr80A, Ile50B, Gly27B,
Gly48A, Thr82A, Val84A,
Asn25A, Ala26B, Gly46B,
Ile47B, Asn25B, Gly27A,
Ile50A, Val34B, Gly49A,
Thr82B, Asp29A, Ile47A
Asp29,
Val84A,
Ile47A
Pro81A,
Ile50A,
Ala28B,
Ala28A,
Ile50B,
Val32A
61
No Turunan
Kuersetin
Ikatan
Hidrogen Interaksi van der waals
Pi-
Sigma/P
i-anion
Pi-Alkyl
28 ZINC517261 Asn25A,
Asn25B,
Asp29B
Pro81B, Gly46A, Asp30A,
Gly27A, Gly49A, Ile47A,
Val32A, Ala28A, Ile50B,
Gly27B, Thr62A, Leu23A,
Pro61A, Gly48B, Gly42B,
Val64B, Asn25B, Ala26B,
Ile60A, Leu23B, Thr62B,
Arg8B
Ala28B,
Asp29A
Ile47A,
Pro81A,
Ile50A
29 ZINC84428502 Asp29A,
Gly27B,
Asp30A,
Asp30B
Val32A, Asp30A, Ile50B,
Gly49B, Gly27B, Val32B,
Ile47B, Asp29B, Asp30B,
Gly46B, Val34B, Pro61B,
Ile50A, Ile47A, Gly49A,
Asp29A, Gly27A, Gly48A
Ala28B,
Ile47B
Ala28A,
Ile50B
30 ZINC14684644 Asn25A,
Asp29A,
Gly48A
Asp30A, Ala28A, Ile50B,
Val84A, Gly27B, Ala28B,
Gly48B, Ile47B, Gly49B,
Ile50A, Gly27A, Ile47A,
Gly48A
- Ile50A
31 ZINC4654812 Arg87A,
Arg8B,
Asp29A,
Asp30A
Asn88A, Gln58A, Leu76A,
Lys45A
Thr74A -
32 ZINC84858038 Asp30A,
Gly27A,
Asp29A,
Asp29B
Ile47A, Ile50B,
Val32A,Asn25,
Gly27B,Pro81,
Gly48B,Ala28,
Ile47B,Gly49A,
Gly48A,Ala28A
Ile47A Ala28A,
Ile50B,A
la28B,
Pro81B
33 ZINC6484697 Asn25B,
Gly48A,
Thrs80A
Val84B, Ala28B, Gly27A,
Ile50A, Asn25A, Val84A,
Val32A, Asp29A, Asp30A,
Ile47A, Thr82B, Gly27B
Ile50B,
Ala28A
Val84A
34 ZINC6484693 Asn25A,
Asn25B,
Gly27A,
Gly48B,
Thr82B,
Asp29B
Gly49B, Asp29B, Pro61A,
Ile47B, Gly49A, Thr62B,
Leu23B, Val64B, Gly27B,
Ala26A
Ala28B Ile50A,
Ile50B
35 ZINC84422547 Thr82A,
Gly27B,
Gly48B
Arg8A, Val84B, Ile50A,
Ala28B, Asn25B, Asp29B,
Ala28A, Gly49A, Val32A,
Ala28A Pro81A,
Ile50B,
Val84A,
Ile47A
62
No Turunan
Kuersetin
Ikatan
Hidrogen Interaksi van der waals
Pi-
Sigma/P
i-anion
Pi-Alkyl
Ile50B, Asn25A, Leu23A,
Gly48A, Asp30A
36 ZINC100772239 Gly27A,
Gly27B,
Thr82A,
Asp29B
Val64A, Asn25A, Asp29A,
Ile50B, Val32A, Gly49A,
Gly48A, Gly27A, Thr62,
Ile47A, Ale28A, Leu23B,
Asn25B, Pro61A, Ile50A,
Val64B, Gly46B, Arg8A,
Ala26B
- Ile50B,
Ile50A,
Val84B
63
Tabel lampiran 4. Singkatan Asam Amino
No Singkatan Asam Amino
1 Asn Asparagine
2 Gly Glycine
3 Leu Leucine
4 Ala Alanine
5 Asp Aspartic Acid
6 Val Valine
7 Ile Isoleucine
8 Thr Threonine
9 Pro Proline
10 Arg Arginine
11 Lys Lysine
12 Trp Tryptophan
13 Gln Glutamine