Upload
dangdat
View
215
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
DESAIN TEORETIS BERBANTUKAN KOMPUTER MODIFIKASI
STRUKTUR EMODIN SEBAGAI LIGAN RESEPTOR ESTROGEN ALFA
SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S.Farm.)
Program Studi Farmasi
Oleh :
Pius Pradana Bekti Indramawan
NIM : 128114001
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2016
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
i
DESAIN TEORETIS BERBANTUKAN KOMPUTER MODIFIKASI
STRUKTUR EMODIN SEBAGAI LIGAN RESEPTOR ESTROGEN ALFA
SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S.Farm.)
Program Studi Farmasi
Oleh :
Pius Pradana Bekti Indramawan
NIM : 128114001
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2016
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
urn Pembiebing
DESAIN TEORETIS BERBANTUIGN KOMPUTER MOI}MIXASISTRI'KTT'R EIUOI}IN SEBAGAI LIGAT{ RESEPTOR ESTROGEN ALFA
Skripsi yang diajukan oleh:
Pius Pradaaa Bekti Indramawan
NIM : 128114001
telah disehdui oleh:
Ist5na$onq Ph.D., Ape tanggat I April 2016
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
Pengesahan Skripsi Berjudil"a
DESAIN TEORETIS BERBANfiIKAI\I KOI\{PUTER MODIIiIIKASI
STRT}KTITR EMODIN SEBAGAI LIGAI\{ RESEPTOR ESTROGEN ALFA
Oleh:
Pius Pradana Bekti Indramawan
.\:
Panitia Penguji:
l. Enade Perdana Istyastono, Ph.D., AF.
2. Jeffiry Julianus, M.Si.
\
3. Florentinus Dika Oc.ta Riswanto, M-Sc.
Uni\
pada
ilt
NIM 1128114001 !
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iv
HALAMAN PERSEMBAHAN
“Tuhan adalah kekuatan dan perisaiku” – Mazmur 28:7
“If you are affraid to fail, then you‘re probably going to fail” – Kobe Bryant
“Setiap orang yang berusaha dan bekerja keras, suatu saat pasti akan melakukan
kesalahan, sedangkan mereka yang hanya duduk berdiam diri serta berpangku
tangan, tidak akan pernah melakukan kesalahan.” – Bambang Pamungkas
“Everybody is a genius. But if you judge a fish by its ability to climb a tree, it will
spends its whole life believing that it is stupid.” – Albert Einstein
“Cukup satu langkah awal. Ada kerikil saya singkirkan. Melangkah lagi. Bertemu
duri saya sibakkan. Melangkah lagi. Terhadang lubang saya lompati. Melangkah
lagi. Berjumpa api saya mundur. Melangkah lagi. Berjalan terus dan mengatasi
masalah.” – Bob Sadino
Saya persembahkan untuk:
Tuhan Yang Maha Esa
Kedua orang tua dan adik saya (Albertus Pradananto Haryo Budi Wicaksono)
Teman-teman seperjuangan dalam penyusunan skripsi (Ave, Berto, dan Rina)
Teman-teman Farmasi USD 2012 selama perjalanan kuliah penulis
Diri saya sendiri
Perkembangan penelitian kimia komputasi dan kanker payudara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LEMBAR PER}IYATAAI\I PERSETUJUAI{ PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK
KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bortandatangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :
Nama
NomorMahasiswa
: Pius Pradana Belti Indramawan
:128114001
Demi perkembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas
Sanata Dhamra karya ilmiah saya yang berjudul:
DESAIN TEORETIS BERBAI\ITUKAN KOMPUTER MODIX'IKASI STRUIffI]R
EMODIN SEBAGAI LIGAI\I RESEPTOR NSTNOGEN ALTA
Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada
Pelpustakaarr Universitas Sanata Dharrna hak untuk menyimpan, mengalihkan, dalam bentuk
media lain, mengelolanya dalam bentuk pengkalan data, mendistribusikan secara terbatas,
dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu
meminta ijin dari saya ataupun memberi royalti kepada saya selama tetap megcantumkan
ffuna saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Dibuatdi Yogyakarta
Pada tanggal : 11 Mei 2016
Yang menyatakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vi
PRAKATA
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-Nya
sehingga penyusunan skripsi dengan judul “Desain Teoretis berbantukan Komputer
Modifikasi Struktur Emodin sebagai Ligan Reseptor Estrogen Alfa” dapat
diselesaikan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Farmasi
(S.Farm.). Dalam penyusunan skripsi, penulis mendapat banyak bantuan dari
berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih melalui prakata
ini kepada:
1. Enade Perdana Istyastono, Ph.D., Apt. selaku dosen pembimbing yang telah
memberikan pengetahuan melalui bimbingan, pengarahan, dan saran dari
selama proses skripsi.
2. Jeffry Julianus, M.Si. dan Florentinus Dika Octa Riswanto, M.Sc., selaku
dosen penguji yang telah memberikan saran dari ujian proposal sampai
penyusunan naskah skripsi ini.
3. Kedua orang tua atas usaha, doa, dan dukungan selama perjalanan kuliah
penulis hingga penyusunan skripsi.
4. Adikku (Albertus Pradananto Haryo Budi Wicaksono) atas doa, dukungan,
dan hiburannya.
5. Ave, Berto, dan Rina selaku teman seperjuangan sejak awal perkuliahan
hingga penyusunan skripsi atas semangat dan dukungannya.
6. Feli, Feli, Nana, Karla dan Keket yang senantiasa memberikan bantuan dan
bimbingan yang dibutuhkan selama pengerjaan skripsi ini.
7. Ridho yang telah membantu dalam proses instalasi program yang digunakan
selama penyusunan skripsi.
8. Abal, Keket, Irest, Resta, Ella, Edo, dan Mike, teman sepermainan yang
selalu memberikan semangat dan mendoakan suksesnya skripsi ini.
9. Seluruh teman-teman Farmasi USD 2012 selaku almamater dan teman
seperjuangan.
10. Seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu yang telah
membantu dalam proses penyusunan skripsi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
Akhir kata, penulis menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan
dalam skripsi yang sudah disusun oleh penulis mengingat keterbatasan kemampuan
penulis. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapakan saran dan kritik yang
membangun. Semoga karya ini dapat bermanfaat bagi perkembangan penelitian
senyawa ligan reseptor estrogen alfa dan kanker payudara.
Penulis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tulis ini
tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan
dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimanalayaknyakarya ilmiah
Apabila di kemudian hari diternukan indikasi plagiarisme dalam naskah
ini, maka saya bersedia menanggun& segala sanksi sesuai peraturan perundang-
undangan yang berlaku.
Yogyakarta, 8 Aprll 2016
Penulis
Pius Pradana Bekti Indramawan
viii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ............................................ ii
HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ iii
HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................... iv
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI......................... v
PRAKATA ..................................................................................................... vi
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ........................................................ viii
DAFTAR ISI .................................................................................................. ix
DAFTAR TABEL .......................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xi
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xiii
ABSTRAK ..................................................................................................... xiv
ABSTRACT ..................................................................................................... xv
1. PENDAHULUAN .................................................................................... 1
2. METODE PENELITIAN .......................................................................... 4
2.1. Alat Penelitian ..................................................................................... 4
2.2. Bahan Penelitian .................................................................................. 4
2.3. Prosedur Penelitian .............................................................................. 4
2.3.1. Preparasi Desain Modifikasi Struktur Emodin .......................... 4
2.3.2. Penambatan Desain Modifikasi Struktur Emodin ...................... 5
2.3.3. Post-Docking Analysis ............................................................... 5
2.3.4. Analisis Hasil ............................................................................. 5
2.3.5. Analisis Diskoneksi dan Penentuan Jalur Sintesis ..................... 6
3. HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................. 7
4. KESIMPULAN ......................................................................................... 26
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 27
LAMPIRAN ................................................................................................... 29
BIOGRAFI PENULIS ................................................................................... 38
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
DAFTAR TABEL
Tabel I. Aktivitas bitstring penting senyawa emodin............................. 3
Tabel II. PLIF bitstring penting menurut decision tree............................. 6
Tabel III. Nama IUPAC desain modifikasi struktur emodin kode Fito1-
Fito10.......................................................................................... 9
Tabel IV. Luaran penambatan desain modifikasi emodin kode Fito1-
Fito10 berdasarkan bitstring penting dalam decision
tree.............................................................................................. 9
Tabel V. Nama IUPAC desain modifikasi struktur emodin kode Fito11-
Fito27.......................................................................................... 12
Tabel VI. Luaran penambatan desain modifikasi emodin kode Fito11-
Fito27 berdasarkan bitstring penting dalam decision
tree.............................................................................................. 13
Tabel VII. Skor ChemPLP lima replikasi desain modifikasi struktur aktif
pada RE-α................................................................................... 15
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Struktur emodin....................................................................... 2
Gambar 2. Pose emodin dalam kantung ikatan RE-α................................. 2
Gambar 3. Alur emodin dalam decision tree............................................. 3
Gambar 4. Alur tahapan prosedur.............................................................. 7
Gambar 5. Desain modifikasi struktur emodin kode Fito1-Fito10............ 8
Gambar 6. Desain modifikasi struktur emodin kode Fito11-Fito14.......... 10
Gambar 7. Desain modifikasi struktur emodin kode Fito15-Fito27.......... 11
Gambar 8. Alur decision tree yang dilalui desain kode Fito11, Fito12,
Fito14, Fito17, Fito24, dan Fito25........................................... 14
Gambar 9. (a) Visualisasi replikasi pose desain Fito11 pada kantung
ikatan RE-α. (b) Visualisasi pose desain Fito11 pada kantung
ikatan RE-α.............................................................................. 17
Gambar 10. (a) Visualisasi replikasi pose desain Fito12 pada kantung
ikatan RE-α. (b) Visualisasi pose desain Fito12 pada kantung
ikatan RE-α.............................................................................. 17
Gambar 11. (a) Visualisasi replikasi pose desain Fito14 pada kantung
ikatan RE-α. (b) Visualisasi pose desain Fito14 pada kantung
ikatan RE-α.............................................................................. 18
Gambar 12. (a) Visualisasi replikasi pose desain Fito17 pada kantung
ikatan RE-α. (b) Visualisasi pose desain Fito17 pada kantung
ikatan RE-α.............................................................................. 18
Gambar 13. (a) Visualisasi replikasi pose desain Fito24 pada kantung
ikatan RE-α. (b) Visualisasi pose desain Fito24 pada kantung
ikatan RE-α.............................................................................. 19
Gambar 14. (a) Visualisasi replikasi pose desain Fito25 pada kantung
ikatan RE-α. (b) Visualisasi pose desain Fito25 pada kantung
ikatan RE-α.............................................................................. 19
Gambar 15. Mekanisme diskoneksi Fito11................................................. 20
Gambar 16. Mekanisme reaksi sintesis desain Fito11................................. 20
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
Gambar 17. Mekanisme diskoneksi Fito12................................................. 21
Gambar 18. Mekanisme diskoneksi Fito14................................................. 21
Gambar 19. Mekanisme reaksi sintesis desain Fito14................................. 22
Gambar 20. Mekanisme diskoneksi Fito17................................................. 22
Gambar 21. Mekanisme diskoneksi Fito24................................................. 23
Gambar 22. Mekanisme reaksi sintesis desain Fito24................................. 24
Gambar 23. Mekanisme diskoneksi Fito25................................................. 24
Gambar 24. Mekanisme reaksi sintesis desain Fito25................................. 25
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Desain modifikasi struktur emodin menggunakan
BKChem0.13.0...................................................................... 30
Lampiran 2. Penambahan atom hidrogen pada pH 7,4 dan generate 3D
desain modifikasi struktur emodin menggunakan Open
Babel...................................................................................... 30
Lampiran 3. Perintah penambatan berupa file shell script dengan nama
file clin.sh.............................................................................. 31
Lampiran 4. Pembuatan folder dengan nama file emod di dalam server.... 31
Lampiran 5. Upload file shell script dan struktur 3D desain modifikasi
struktur emodin..................................................................... 32
Lampiran 6. Menjalankan perintah penambatan di server......................... 32
Lampiran 7. Proses penambatan dalam PLANTS1.2................................. 33
Lampiran 8. Download luaran hasil dari penambatan pada PLANT1.2..... 34
Lampiran 9. Analisis hasil penambatan dengan aplikasi statistik R........... 35
Lampiran 10. File Data_R.csv untuk melihat ikatan dengan bitstring
penting dan memilih satu replikasi dengan skor ChemPLP
terendah................................................................................. 35
Lampiran 11. Input ligan pada PyMOL....................................................... 36
Lampiran 12. Input struktur 3D Reseptor Estrogen Alfa pada PyMOL....... 36
Lampiran 13. Input protein binding site pada PyMOL................................ 37
Lampiran 14. Visualisasi interaksi struktur desain modifikasi emodin
dengan asam amino pada kantung ikatan RE-α...................... 37
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
ABSTRAK
Kanker payudara merupakan penyakit yang terjadi akibat pertumbuhan sel
yang tidak terkendali pada payudara. Salah satu penyebab kanker payudara adalah
ekspresi yang berlebihan dari reseptor estrogen alfa (RE-α). Emodin merupakan
salah satu senyawa fitoestrogen. Berdasarkan penelitian Liliana (2015) secara in
silico menggunakan protokol penambatan yang telah divalidasi Setiawati,
Riswanto, Yuliani dan Istyastono (2014) dan dilanjutkan dengan post-docking
analysis oleh Istyastono (2015) senyawa emodin bukan ligan aktif dalam ikatan
RE-α.
Pada penelitian ini, dilakukan desain teoretis berbantukan komputer untuk
mendapatkan desain modifikasi struktur emodin sebagai ligan aktif RE-α dengan
uji in silico menggunakan protokol penambatan yang telah divalidasi oleh Setiawati
et al. (2014) dan dilanjutkan dengan post-docking analysis oleh Istyastono (2015).
Desain modifikasi yang aktif kemudian divisualisasikan posenya pada kantung
ikatan RE-α dan dilakukan analisis diskoneksi untuk menentukan rute sintesisnya.
Hasil penelitian yang dilakukan terdapat enam desain modifikasi struktur
emodin yang merupakan ligan aktif terhadap REα yaitu desain modifikasi kode
Fito11, Fito12, Fito14, Fito17, Fito24, dan Fito25. Berdasarkan hasil analisis
diskoneksi hanya desain modifikasi kode Fito11, Fito14, Fito24, dan Fito25 yang
dapat dilanjutkan dengan usulan mekanisme sintesis yaitu dengan menggunakan
reaksi substitusi nukleofilik aromatis.
Kata kunci: Emodin, kanker payudara, reseptor estrogen alfa, desain modifikasi
struktur
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
ABSTRACT
Breast cancer is a disease caused by uncontrolled cell growth at breast
tissue. One of the causes of breast cancer is the over-expression of estrogen
receptor alpha (ER-α) by the estrogen hormone. Emodin is one of the phytoestrogen
compound. Based on in silico research by Liliana (2015), using docking protocol
by Setiawati, Riswanto, Yuliani and Istyastono (2014) and continued with post-
docking analysis by Istyastono (2015) shown that emodin was not an active ligand
on ERα.
In this study, theoretical computer-aided design was conducted to obtain
the design of structural modification of emodin as active ligand on ERα based in
silico research using Setiawati et al. (2014) docking protocol and Istyastono (2015)
post-docking analysis protocol. Active design was visualized on ER-α binding
pocket and continued with disconection analysis to determine synthesis route.
In this research, six designs of structural modification of emodin which were
active ligands on ER-α. Those are Fito11, Fito12, Fito14, Fito17, Fito24, and
Fito25. Based on disconnection analysis only Fito11, Fito14, Fito24, and Fito25
were proceed with the proposed mechanism of synthesis. The synthesis is using an
aromatic nucleophilic substitution reaction.
Keywords: Emodin, breast cancer, estrogen receptor alpha, design of structural
modification of emodin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
1. Pendahuluan
Kanker merupakan penyakit peringkat teratas penyebab kematian di
seluruh dunia, pada tahun 2012, angka kematian akibat kanker mencapai 8,2 juta
orang dan 521.000 orang diantaranya disebabkan oleh kanker payudara (World
Health Organization, 2015). Kanker payudara merupakan tumor ganas yang
dimulai dari sel-sel payudara kemudian tumbuh dan menyerang jaringan di
sekitarnya serta organ lainnya (American Cancer Society, 2014). Pada tahun 2014,
terdapat 48,998 kasus kanker payudara pada wanita di Indonesia dengan kematian
sebesar 19.730 kasus (21,4%) dari seluruh kasus kematian yang disebabkan oleh
kanker (World Health Organization, 2014).
Estrogen dan reseptor estrogen (RE) berperan penting dalam genesis dan
pertumbuhan malignan pada kanker payudara. Tingkat estrogen yang tinggi dan
ekspresi reseptor estrogen alfa secara berlebih sering terobservasi pada sebagian
besar kanker payudara (Hayashi et al., 2003). Hal tersebut menyebabkan inhibisi
reseptor estrogen alfa menjadi pendekatan utama dalam pencegahan dan terapi
kanker (Suganya, Radha, Naorem, dan Nishandhini, 2014).
Salah satu obat yang digunakan untuk terapi kanker payudara adalah
tamoxifen. Tamoxifen bekerja sebagai parsial antagonis, tamoxifen berkompetisi
dengan estrogen untuk berikatan dengan reseptor sehingga dapat merusak fungsi
reseptor estrogen (Salazar, Ratnam, Patki, Kisovic, Trumbly, dan Iman, 2011). Obat
tersebut ternyata menyebabkan berbagai efek samping seperti penggumpalan darah,
stroke, kanker rahim, dan katarak, sehingga perlu dilakukan pengembangan obat
untuk terapi kanker payudara, salah satunya dengan melakukan pengembangan ke
arah obat alternatif atau tradisional dari tanaman seperti fitoestrogen untuk
menemukan senyawa baru yang dapat mengobati kanker payudara dengan efek
samping yang kecil (Suganya et al., 2014).
Fitoestrogen adalah senyawa alami yang memiliki fungsi sama dengan
estrogen. Fitoestrogen alami memiliki potensi yang lebih rendah dibanding
estrogen sintetis namun memiliki efek samping yang lebih sedikit dan lebih aman
(Huang et al., 2013). Salah satu senyawa fitoestrogen adalah emodin (3-methyl-1,
6, 8-trihydroxyanthraquinone).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Gambar 1. Struktur emodin (Pubchem, 2016)
Emodin merupakan senyawa golongan anthraquinone yang terdapat
dalam Aloe vera, Rheum officinale, Polygonum cuspidatum, Rheum palmate, dan
tanaman genus lain seperti Polygonum, Rhamnaceae, Leguminosae, dan Liliaceae.
(Huang et al., 2013; Izhaki, 2002; Xing et al., 2015; Yaoxian, Hui, Yunyan, Yangin,
Xin, dan Xiaoke, 2013). Berdasarkan penelitian Liliana (2015), emodin telah diteliti
secara in silico menggunakan protokol Setiawati, Riswanto, Yuliani, dan Istyastono
(2014) dan post-docking analysis Istyastono (2015). Hasil dari penelitian tersebut
emodin berupa skor ChemPLP terendah yaitu -75,292 dari 1000 kali replikasi dan
pose emodin dalam kantung ikatan RE-α.
Gambar 2. Pose emodin dalam kantung ikatan RE-α (Liliana, 2015)
Pose emodin dalam kantung ikatan RE-α menunjukkan adanya ikatan
antara emodin dengan backbone, yaitu dengan LEU346 dan LEU387. Ikatan
emodin dengan residu juga tampak, yaitu dengan ARG394. Ikatan yang
berpengaruh penting terhadap ligan merupakan ligan aktif atau ligan tidak aktif
adalah ikatan dengan LEU387 dan ARG394. Hasil dari post-docking analysis dari
emodin dilihat dengan menggunakan decision tree (Gambar 3).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
Gambar 3. Alur emodin dalam decision tree (Liliana, 2015)
Tabel I. Aktivitas bitstring penting senyawa emodin (Liliana, 2005)
No. bitstring Residu Aktivitas
320 GLY420 Tidak aktif
242 ARG394 Aktif
117 GLU353 Tidak aktif
411 GLY521 Tidak aktif
473 CYS530 Tidak aktif
105 ASP351 Tidak aktif
201 LEU387 Aktif
470 CYS530 Tidak aktif
170 TRP383 Tidak aktif
171 TRP383 Tidak aktif
323 MET421 Tidak aktif
Berdasarkan penelitian Liliana (2015), senyawa emodin bukan merupakan
ligan aktif pada RE-α secara in silico menggunakan protokol Setiawati et al. (2014)
dan protokol post-docking analysis Istyastono (2015). Oleh karena itu, dilakukan
pengembangan lebih lanjut secara de novo untuk mendapat senyawa modifikasi
struktur emodin yang dapat bertindak sebagai ligan aktif pada RE-α. Dalam
penelitian ini, peneliti mendesain senyawa modifikasi struktur emodin yang dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
bertindak sebagai ligan aktif pada RE-α menggunakan protokol Setiawati et al.
(2014) dan protokol post-docking analysis Istyastono (2015).
2. Metode Penelitian
Penelitian ini termasuk jenis penelitian observasional berbantukan
komputer untuk mendesain senyawa modifikasi struktur emodin yang mampu
menjadi ligan aktif RE-α.
2.1. Alat penelitian
Alat yang digunakan adalah server Fakultas Farmasi Universitas Sanata
Dharma dengan nomor alamat IP 103.247.10.66 (pharcomp.web.id), Toshiba
Satelite C640 dengan spesifikasi: Prosesor Intel Pentium P6200 @2,13GHz,
RAM 2,00 GB, 32-bit Operating System, Linux Ubuntu 12.04.
2.2. Bahan penelitian
Bahan yang digunakan adalah protokol yang telah dikembangkan dari
protokol Anita et al. (2012) dan divalidasi oleh Setiawati et al. (2014) dan
protokol post-docking analysis yang dikembangkan Istyastono (2015), struktur
tiga dimensi senyawa modifikasi emodin yang diperoleh dari luaran Open Babel,
BKChem0.13.0 (Istyastono, Anita, dan Sundowo, 2014) untuk mendesain
struktur, Open Babel (Anita et al., 2012) untuk menambahkan atom hidrogen
pada pH 7,4 dan mengubah struktur ke bentuk 3D. SPORES (Brink dan Exner,
2009) untuk menyiapkan senyawa yang akan ditambatkan ke PLANTS1.2
(Korb, Stutzel, dan Exner, 2009), Docking Software PLANTS1.2 (Korb et al.,
2009) untuk mensimulasikan penambatan molekuler sehingga didapatkan skor
ChemPLP, PyPLIF (Radifar et al., 2013) untuk mengidentifikasi protein-ligan
interaction fingerprint, PyMOL1.2 (Lill dan Danielson, 2011) untuk
menghasilkan gambar molekuler, dan R 3.2.1 (R Foundation, 2015) untuk
analisis statistik.
2.3. Prosedur penelitian
2.3.1. Preparasi desain modifikasi struktur emodin
Berdasarkan inspeksi visual pada superposisi senyawa emodin pada
kantung ikatan RE-α dengan menggunakan PyMOL1.2, dibuat modifikasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
struktur dari senyawa emodin dengan menggunakan BKChem0.13.0 dan
didapatkan file .mol. Struktur .mol ditambahkan atom hidrogen pada pH 7,4
menggunakan Open Babel, kemudian dilakukan generate 3D dengan
menggunakan Open Babel yang akan mendapatkan file berupa .mol2.
Struktur .mol2 disiapkan untuk ditambatkan pada perangkat lunak
PLANTS1.2 (Korb et al., 2009) menggunakan aplikasi SPORES (Brink dan
Exner, 2009).
2.3.2. Penambatan desain modifikasi struktur emodin
Luaran dari SPORES ditambatkan dengan menggunakan PLANTS1.2
dengan konfigurasi mengacu pada Setiawati et al. (2014). Iterasi
penambatan molekuler dilakukan tiga kali dengan luaran berupa 3 x 50 pose
kemudian dipilih satu skor ChemPLP terbaik (terendah). Prosedur
penambatan senyawa modifikasi struktur emodin direplikasi lima kali,
sehingga diperoleh lima pose terbaik.
2.3.3. Post-docking analysis
Hasil penambatan berupa skor ChemPLP dan PLIF bitstring yang
dimasukan pada decision tree melalui metode RPART dengan aplikasi
statistik R versi 3.2.1 (R Foundation, 2015). Data hasil analisis dari decision
tree akan memperlihatkan senyawa modifikasi struktur emodin aktif sebagai
ligan atau tidak aktif. Jika hasil analisis senyawa modifikasi emodin adalah
ligan aktif, maka akan dilanjutkan dengan analisis diskoneksi, tetapi jika
ligan inaktif, maka prosedur diulang dari inspeksi visual dan preparasi
desain senyawa modifikasi struktur emodin hingga didapatkan ligan aktif.
Pose dari senyawa modifikasi emodin dilihat interaksinya dengan RE-α
menggunakan PyMOL1.2 (Lill dan Danielson, 2011).
2.3.4. Analisis hasil
Analisis hasil dilakukan dengan menguji lima pose hasil penambatan
menggunakan aplikasi statistik R versi 3.2.1 (R Foundation, 2015) dengan
protokol post-docking analysis yang dikembangkan oleh Istyastono (2015).
Luaran yang akan diperoleh berupa bitstring yang akan menunjukkan aktif
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
tidaknya suatu pose. Dengan taraf kepercayaan 95%, data bitstring diolah
untuk menentukan apakah senyawa uji aktif sebagai ligan pada RE-α.
Visualisasi pose dengan PyMOL1.2 (Lill dan Danielson, 2011)
dilakukan dengan memilih pose dengan kriteria:
1. Pose dengan bitstring 320 aktif dan skor ChemPLP terkecil
2. Pose dengan skor ChemPLP terendah
3. Tidak ada pose yang aktif pada bitstring 320, sehingga dipilih pose
dengan ChemPLP terkecil saja
Tabel II. PLIF bitstring yang penting menurut decision tree
(Istyastono, 2015)
Nomor
Bitstring
Residu
Terkait Jenis Interaksi
320 GLY420 Ikatan hidrogen (protein sebagai akseptor)
242 ARG394 Ikatan hidrogen (protein sebagai donor)
117 GLU353 Ikatan hidrogen (protein sebagai akseptor)
411 GLY521 Ikatan hidrogen (protein sebagai akseptor)
473 CYS530 Ikatan hidrogen (protein sebagai donor)
105 ASP351 Interaksi elektrostatik (protein sebagai anion)
201 LEU387 Ikatan hidrogen (protein sebagai akseptor)
470 CYS530 Interaksi non polar
170 TRP383 Aromatik face-to-face
171 TRP383 Aromatik edge-to-face
323 MET421 Interaksi non polar
2.3.5. Analisis diskoneksi dan penentuan jalur sintesis
Analisis diskoneksi dilakukan terhadap struktur senyawa modifikasi
emodin yang telah terbukti sebagai ligan aktif RE-α sampai ditentukan
senyawa sederhana (starting material) yang tersedia dalam database Sigma
Aldrich. Setelah itu disusun rute sintesis berdasarkan starting material
tersebut.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
Alur Tahapan Prosedur
Gambar 4. Alur Tahapan Prosedur
3. Hasil dan Pembahasan
Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan senyawa modifikasi struktur
emodin sebagai ligan aktif pada RE-α melalui protokol penambatan molekuler oleh
Setiawati et al. (2014) dan post-docking analysis oleh Istyastono (2015).
Berdasarkan hasil inspeksi visual pada penelitian in silico senyawa emodin yang
dilakukan oleh Liliana (2015), maka diperoleh sepuluh desain senyawa modifikasi
struktur emodin beserta hasil penambatan lima replikasi berupa skor ChemPLP
yang ditampilkan pada Gambar 5 dan PLIF bitstring pada tabel IV.
Inspeksi visual
Desain senyawa modifikasi struktur
emodin siap skrining
Penambatan senyawamodifikasi emodin
Post-docking analysis
Inaktif Aktif
Analisis diskoneksi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Gambar 5. Desain modifikasi struktur emodin kode Fito1-Fito10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
Tabel III. Nama IUPAC desain modifikasi struktur emodin kode Fito1-Fito10
Kode Nama IUPAC
Fito1 4-hydroxyphenyl 4,5,7-tris(4-hydroxyphenoxy)-9,10-dioxo-
9,10-dihydroanthracene-2-carboxylate
Fito2 6,8-bis[(2-aminoacetyl)oxy]-3-methyl-9,10-dioxo-9,10-
dihydroanthracen-1-yl 2-aminoacetate
Fito3 6,8-bis[(2-aminopropanoyl)oxy]-3-methyl-9,10-dioxo-9,10-
dihydroanthracen-1-yl 2-aminopropanoate
Fito4 6,8-bis[(2-hydroxyacetyl)oxy]-3-methyl-9,10-dioxo-9,10-
dihydroanthracen-1-yl 2-hydroxyacetate
Fito5 1,3,8-tris(2-hydroxyphenoxy)-6-methyl-9,10-
dihydroanthracene-9,10-dione
Fito6 1,3,8-tris(4-hydroxyphenoxy)-6-methyl-9,10- dihydroanthracene-
9,10-dione
Fito7 1,3,8-tris(4-hydroxyphenoxy)-9,10-dihydroanthracene-9,10-dione
Fito8 4-hydroxyphenyl 4,5,7-tris(4-hydroxyphenoxy)-9,10-dioxo-
9,10-dihydroanthracene-2-carboxylate
Fito9 4,5,7-trihydroxy-9,10-dioxo 9,10-dihydroanthracene-2-carboxylic
acid
Fito10 4-hydroxyphenyl 4,5,7-trihydroxy-9,10-dioxo-9,10
dihydroanthracene-2-carboxylate
Tabel IV. Luaran penambatan desain modifikasi emodin kode Fito1-Fito10
berdasarkan bitstring penting dalam decision tree
Nama
file
Bitstring
Aktivitas 3
2
0
2
4
2
1
1
7
4
1
1
4
7
3
1
0
5
2
0
1
4
7
0
1
7
0
1
7
1
3
2
3
Fito1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 Tidak aktif
Fito2 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 Tidak aktif
Fito3 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 Tidak aktif
Fito4 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 Tidak aktif
Fito5 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 Tidak aktif
Fito6 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 Tidak aktif
Fito7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 Tidak aktif
Fito8 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 Tidak aktif
Fito9 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 Tidak aktif
Fito10 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 Tidak aktif
*Ket : 1 = Aktif, 0 = Tidak aktif
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
Hasil penambatan kesepuluh desain modifikasi struktur emodin
menggunakan protokol Setiawati et al. (2014) dan post-docking analysis oleh
Istyastono (2015) dengan taraf kepercayaan 95% menggunakan metode RPART
menunjukkan desain tersebut inaktif terhadap RE-α.
Berdasarkan penelitian Herlynda (2016), diperoleh desain senyawa ligan
aktif terhadap RE-α dengan memodifikasi senyawa 2,6-dihydroxyanthraquinone
yang juga menggunakan protokol Setiawati et al. (2014) dan post-docking analysis
oleh Istyastono (2015). Pada penelitian tersebut, gugus hidroksil dari senyawa 2,6-
dihydroxyanthraquinone diganti dengan gugus eter yang berikatan dengan fenol.
Struktur senyawa 2,6-dihydroxyanthraquinone merupakan golongan yang sama
dengan emodin yaitu golongan anthraquinone. Oleh karena itu, mengacu pada
penelitian Herlynda (2016) dibuat tujuh belas desain modifikasi struktur dengan
mengganti gugus fenol dengan gugus aromatis heterosiklik yang berikatan dengan
hidroksil yang ditunjukkan pada Gambar 6 dan Gambar 7 beserta hasil penambatan
berupa skor ChemPLP dan PLIF bitstring pada tabel VI. Senyawa aromatis
mempunyai interaksi yang lebih baik dari senyawa alifatis karena bentuk aromatis
yang flat sehingga mempunyai interaksi yang baik dengan hydrophobic binding
region sedangkan senyawa alifatis berbentuk bulky sehingga mempunyai interaksi
yang buruk dengan hydrophobic binding region.
Gambar 6. Desain modifikasi struktur emodin kode Fito11-Fito14
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
Gambar 7. Desain modifikasi struktur emodin kode Fito15-Fito27
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
Tabel V. Nama IUPAC desain modifikasi struktur emodin kode Fito11-Fito27
Kode Nama IUPAC
Fito11 2,6-bis[(5-hydroxypyridin-2yl)]-9,10-dihydroanthracene-9,10-dione
Fito12 2,6-bis[(5-hydroxy-1H-pyrrol-3-yl)oxy]-9,10-dihydroanthracene-9,10-
dione
Fito13 2,6-bis[(2-hydroxypyrimidin-5-yl)oxy]-9,10-dihydroanthracene-9,10-
dione
Fito14 2,6-bis[(5-hydroxypyrazin-2-yl)oxy]-9,10-dihydroanthracene-9,10-
dione
Fito15 2,6-bis[(5-hydroxyfuran-3-yl)oxy]-9,10-dihydroanthracene-9,10-dione
Fito16 2,6-bis[(5-hydroxy-1H-imidazol-2-yl)oxy]-9,10-dihydroanthracene-
9,10-dione
Fito17 2,6-bis[(5-hydroxythiophen-2-yl)oxy]-9,10-dihydroanthracene-9,10-
dione
Fito18 2,6-bis[(4-hydroxy-1,3-thiazol-2-yl)oxy]-9,10-dihydroanthracene-9,10-
dione
Fito19 2,6-bis[(5-hydroxy-4H-pyran-2-yl)oxy]-9,10-dihydroanthracene-9,10-
dione
Fito20 2,6-bis[(6-hydroxy-2H-pyran-3-yl)oxy]-9,10-dihydroanthracene-9,10-
dione
Fito21 2,6-bis({[5-(hydroxymethyl)-1H-pyrrol-3-yl]oxy})-9,10-
dihydroanthracene-9,10-dione
Fito22 2,6-bis({[5-(hydroxymethyl)furan-3-yl]oxy})-9,10-dihydroanthracene-
9,10-dione
Fito23 2,6-bis({[4,5-bis(hydroxymethyl)-1-methyl-1H-imidazol-2-yl]oxy})-
9,10-dihydroanthracene-9,10-dione
Fito24 2,6-bis({[5-(hydroxymethyl)thiophen-2-yl]oxy})-9,10-
dihydroanthracene-9,10-dione
Fito25 2,6-bis({[4-(hydroxymethyl)-1,3-thiazol-2-yl]oxy})-9,10-
dihydroanthracene-9,10-dione
Fito26 2,6-bis[(5-hydroxy-4-oxo-4H-pyran-2-yl)methoxy]-9,10-
dihydroanthracene-
Fito27 2,6-bis({[5-acetyl-6-(hydroxymethyl)-2-oxo-2H-pyran-3-yl]oxy})-9,10-
dihydroanthracene-9,10-dione
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Tabel VI. Luaran penambatan desain modifikasi emodin II berdasarkan bitstring
penting dalam decision tree
Nama
file
Bitstring
Aktivitas 3
2
0
2
4
2
1
1
7
4
1
1
4
7
3
1
0
5
2
0
1
4
7
0
1
7
0
1
7
1
3
2
3
Fito11 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 Aktif
Fito12 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 Aktif
Fito13 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 Tidak aktif
Fito14 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 Aktif
Fito15 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 Tidak aktif
Fito16 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 Tidak aktif
Fito17 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 Aktif
Fito18 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 Tidak aktif
Fito19 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 Tidak aktif
Fito20 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 Tidak aktif
Fito21 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 Tidak aktif
Fito22 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 Tidak aktif
Fito23 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 Tidak aktif
Fito24 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 Aktif
Fito25 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 Aktif
Fito26 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 Tidak aktif
Fito27 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 Tidak aktif
*Ket : 1 = Aktif, 0 = Tidak aktif
Hasil penambatan tujuh belas desain modifikasi struktur emodin
menggunakan protokol Setiawati et al. (2014) dan post-docking analysis oleh
Istyastono (2015) dengan taraf kepercayaan 95% menggunakan metode RPART
terdapat enam desain senyawa yang merupakan ligan aktif pada kantung ikatan RE-
α. Desain senyawa yang merupakan ligan aktif adalah desain kode Fito11, Fito12,
Fito14, Fito17, Fito24, dan Fito25, masing-masing desain dimodifikasi berturut-
turut yaitu menggunakan gugus piridin berikatan dengan hidroksil, pyrrole
berikatan dengan hidroksil, pyrazine berikatan dengan hidroksil, thiophene
berikatan dengan hidroksil, thiophene berikatan dengan metanol, thiazole berikatan
dengan metanol.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
Desain Fito11, Fto12, Fito14, Fito17, Fito24, Fito25 mempunyai skor
ChemPLP terendah secara berturut-turut yaitu -94,6361; -93,1833; -89,3156;
-91,4631; -92,2775; dan -92,7708. Seluruh desain tersebut juga mempunyai alur
pada decision tree yang sama yaitu aktif pada bitstring 242 (ARG394) dan 201
(LEU387) serta mempunyai skor ChemPLP <-85,23 yang ditunjukkan pada gambar
8.
Gambar 8. Alur decision tree yang dilalui desain kode Fito11, Fito12,
Fito14, Fito17, Fito24, dan Fito25
Hasil dari penambatan lima replikasi desain modifikasi emodin
dilanjutkan dengan visualisasi ikatan antara senyawa yang didesain dengan reseptor
dalam kantung ikatan RE-α menggunakan PyMOL. Visualisasi dilakukan pada
kelima replikasi, kemudian dipilih satu pose terbaik yaitu dengan skor ChemPLP
terendah.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
Tabel VII. Skor ChemPLP lima replikasi desain modifikasi struktur aktif
pada RE-α
Replikasi Skor ChemPLP
Fito11 Fito12 Fito14 Fito17 Fito24 Fito25
1 -94,6361 -93,0925 -89,2704 -91,4571 -92,1898 -92,7270
2 -94,6071 -92,7575 -89,2766 -91,4631 -92,2041 -92,7071
3 -94,6210 -93,1833 -89,3156 -91,4428 -92,2510 -92,6420
4 -94,5906 -92,5864 -89,3055 -91,4588 -91,6777 -91,7708
5 -94,6067 -92,7191 -89,2977 -91,4533 -92,2775 -92,7385
Visualisasi pose Fito11 dalam kantung ikatan RE-α menunjukkan ikatan
hidrogen dengan residu ARG394 yang bertindak sebagai donor hidrogen. Ikatan
hidrogen dengan backbone tampak yaitu dengan LEU387 yang bertindak sebagai
akseptor hidrogen. Fito11 berinteraksi non polar dengan CYS530, TRP383, dan
LEU387. Fito11 juga berinteraksi secara aromatik edge-to-face dengan TRP383.
Pose Fito11 dari lima replikasi dalam kantung ikatan RE-α menunjukkan interaksi
yang sama (Gambar 9).
Visualisasi pose Fito12 dalam kantung ikatan RE-α menunjukkan ikatan
hidrogen dengan residu ARG394 yang bertindak sebagai donor hidrogen dan
GLU353 yang bertindak sebagai akseptor hidrogen. Ikatan hidrogen dengan
backbone tampak yaitu dengan LEU387 yang bertindak sebagai akseptor hidrogen.
Fito12 berinteraksi secara non polar dengan TRP383 dan LEU387. Fito12 juga
berinteraksi secara aromatik edge-to-face dengan TRP383. Pose Fito12 dari lima
replikasi dalam kantung ikatan RE-α menunjukkan interaksi yang sama
(Gambar10).
Visualisasi pose Fito14 dalam kantung ikatan RE-α menunjukkan ikatan
hidrogen dengan residu ARG394 yang bertindak sebagai donor hidrogen. Ikatan
hidrogen dengan backbone juga tampak yaitu LEU387 yang bertindak sebagai
akseptor hidrogen. Fito14 berinteraksi secara non polar dengan LEU387, TRP383,
dan CYS530. Fito14 juga berinteraksi secara aromatik edge-to-face dengan
TRP383. Pose Fito14 dari lima replikasi dalam kantung ikatan RE-α menunjukkan
interaksi yang sama (Gambar11).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Visualisasi pose Fito17 dalam kantung ikatan RE-α menunjukkan ikatan
hidrogen dengan residu ARG394 yang bertindak sebagai donor hidrogen. Ikatan
hidrogen backbone tampak yaitu dengan LEU387 yang bertindak sebagai akseptor
hidrogen dan MET528 yang bertindak sebagai akseptor hidrogen. Interaksi non
polar juga tampak yaitu dengan LEU387, TRP383, dan CYS530. Fito17 juga
berinteraksi secara aromatik edge-to-face dengan TRP383. Pose Fito17 dari lima
replikasi dalam kantung ikatan RE-α menunjukkan interaksi yang sama
(Gambar12).
Pose Fito24 dalam kantung ikatan RE-α menunjukkan ikatan hidrogen
dengan residu ARG394 yang bertindak sebagai donor hidrogen. Ikatan hidrogen
dengan backbone tampak yaitu dengan LEU387 dan LEU525 yang keduanya
bertindak sebagai akseptor hidrogen. Interaksi non polar juga tampak yaitu dengan
LEU387, CYS530, dan TRP383. Fito24 juga berinteraksi secara aromatik edge-to-
face dengan TRP383. Pose Fito24 dari lima replikasi dalam kantung ikatan RE-α
menunjukkan interaksi yang sama (Gambar13).
Pose Fito25 dalam kantung ikatan RE-α menunjukkan ikatan hidrogen
dengan residu ARG394 yang bertindak sebagai donor hidrogen. Ikatan hidrogen
dengan backbone juga tampak yaitu dengan LEU387 dan MET528 yang keduanya
bertindak sebagai akseptor hidrogen. Interaksi non polar juga tampak yaitu dengan
LEU387, CYS530, dan TRP383. Fito25 juga berinteraksi secara aromatik edge-to-
face dengan TRP383. Pose Fito25 dari lima replikasi dalam kantung ikatan RE-α
menunjukkan interaksi yang sama (Gambar14).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
(a) (b)
Gambar 9. (a) Visualisasi replikasi pose desain Fito11 pada kantung ikatan RE-α.
(b) Visualisasi pose desain Fito11 pada kantung ikatan RE-α
(a) (b)
Gambar 10. (a) Visualisasi replikasi pose desain Fito12 pada kantung ikatan RE-
α. (b) Visualisasi pose desain Fito12 pada kantung ikatan RE-α
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
(a) (b)
Gambar 11. (a) Visualisasi replikasi pose desain Fito14 pada kantung ikatan RE-
α. (b) Visualisasi pose desain Fito14 pada kantung ikatan RE-α
(a) (b)
Gambar 12. (a) Visualisasi replikasi pose desain Fito17 pada kantung ikatan RE-
α. (b) Visualisasi pose desain Fito17 pada kantung ikatan RE-α
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
(a) (b)
Gambar 13. (a) Visualisasi replikasi pose desain Fito24 pada kantung ikatan RE-
α. (b) Visualisasi pose desain Fito24 pada kantung ikatan RE-α
(a) (b)
Gambar 14. (a) Visualisasi replikasi pose desain Fito25 pada kantung ikatan RE-
α. (b) Visualisasi pose desain Fito25 pada kantung ikatan RE-α
Pada struktur desain modifikasi yang merupakan ligan aktif kemudian
dilakukan analisis diskoneksi dan penentuan rute sintesisnya. Struktur Fito11
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
didiskoneksi dengan memotong ikatan antara atom O gugus eter dengan atom C
dari piridin sehingga diperoleh 2,6-dihydroxyanthraquinone dan 2-chloro-5-
hydroxypiridine sebagai starting material yang tersedia di Sigma Aldrich (Gambar
15). Berdasarkan analisis diskoneksi tersebut, maka dibuat usulan rute sintesis
senyawa Fito11 dengan reaksi substitusi nukleofilik aromatis antara 2,6-
dihydroxyanthraquinone dan 2-chloro-5-hydroxypiridine menggunakan katalis
NaOH (Gambar16).
Gambar 15. Mekanisme diskoneksi desain Fito11
Gambar 16. Mekanisme reaksi sintesis desain Fito11
Struktur Fito12 didiskoneksi dengan memotong ikatan antara atom O gugus
eter dengan atom C dari pyrrol, sehingga diperoleh 2,6-dihydroxyanthraquinone
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
dan 4-chloro-1H-pyrrol-2-ol sebagai starting material (Gambar17). Berdasarkan
analisis diskoneksi tersebut, tidak ditemukan starting material yang tersedia, maka
tidak ada usulan jalur sintesis Fito12.
Gambar 17. Mekanisme diskoneksi desain Fito12
Struktur Fito14 didiskoneksi dengan memotong ikatan antara atom O gugus
eter dengan atom C dari pyrrazine sehingga diperoleh 2,6-dihydroxyanthraquinone
dan 2-bromo-5-hydroxypyrrazine sebagai starting material yang tersedia di Sigma
Aldrich (Gambar 18). Usulan rute sintesis senyawa Fito14 yaitu dengan reaksi
substitusi nukleofilik aromatis antara 2,6-dihydroxyanthraquinone dan 2-bromo-5-
hydroxypirazine dengan katalis NaOH (Gambar19).
Gambar 18. Mekanisme diskoneksi desain Fito14
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
Gambar 19. Mekanisme reaksi sintesis desain Fito14
Struktur Fito17 didiskoneksi dengan memotong ikatan antara atom O gugus
eter dengan atom C dari thiophene sehingga diperoleh 2,6-dihydroxyanthraquinone
dan 5-Chlorothiophene-2-ol sebagai starting material (Gambar20). Berdasarkan
analisis diskoneksi tersebut, tidak ditemukan starting material yang tersedia, maka
tidak ada usulan jalur sintesis Fito17.
Gambar 20. Mekanisme diskoneksi desain Fito17
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Struktur Fito24 didiskoneksi dengan memotong ikatan antara atom O gugus
eter dengan atom C dari thiophene sehingga diperoleh 2,6-dihydroxyanthraquinone
dan 5-Chlorothiophene-2-carboxylic acid sebagai starting material yang tersedia
di Sigma Aldrich (Gambar 21). Usulan rute sintesis senyawa Fito24 menggunakan
dua tahap yaitu reaksi reduksi 5-Chlorothiophene-2-carboxylic acid menjadi (5-
chlorothiophen-2-yl)methanol kemudian dilanjutkan substitusi nukleofilik aromatis
antara 2,6-dihydroxyanthraquinone dan (5-chlorothiophen-2-yl)methanol dengan
katalis NaOH. (Gambar22).
Gambar 21. Mekanisme diskoneksi desain Fito24
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
Gambar 22. Mekanisme reaksi sintesis desain Fito24
Struktur Fito25 didiskoneksi dengan memotong ikatan antara atom O gugus
eter dengan atom C dari thiazole sehingga diperoleh sinton 2,6-
dihydroxyanthraquinone dan 2-Chlorothiazole-4-carboxylic acid sebagai starting
material yang tersedia di Sigma Aldrich (Gambar 23). Usulan rute sintesis senyawa
Fito24 menggunakan dua tahap yaitu reaksi reduksi 2-Chlorothiazole-4-carboxylic
acid menjadi (2-chloro-1,3-thiazol-4-yl)methanol kemudian dilanjutkan substitusi
nukleofilik aromatis antara 2,6-dihydroxyanthraquinone dan (2-chloro-1,3-thiazol-
4-yl)methanol dengan katalis NaOH. (Gambar24).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
Gambar 23. Mekanisme diskoneksi desain Fito25
Gambar 24. Mekanisme reaksi sintesis desain Fito25
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
4. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penambatan dan post-docking analysis terdapat enam
desain modifikasi struktur emodin yang merupakan ligan aktif pada RE-α
menggunakan protokol Setiawati et al. (2014) dan protokol post-docking analysis
Istyastono (2015) yaitu desain Fito11 (2,6-bis[(5-hydroxypyridin-2yl)]-9,10-
dihydroanthracene-9,10-dione), Fito12 (2,6-bis[(5-hydroxy-1H-pyrrol-3-yl)oxy]-
9,10-dihydroanthracene-9,10-dione), Fito14 (2,6-bis[(5-hydroxypyrazin-2-yl)oxy]-
9,10-dihydroanthracene-9,10-dione), Fito17 (2,6-bis[(5-hydroxythiophen-2-
yl)oxy]-9,10-dihydroanthracene-9,10-dione), Fito24 (2,6-bis({[5-(hydroxymethyl)
thiophen-2-yl]oxy})-9,10-dihydroanthracene-9,10-dione), dan Fito25 (2,6-bis({[4-
(hydroxymethyl)-1,3-thiazol-2yl]oxy})-9,10-dihydroanthracene-9,10-dione). Pada
desain Fito11, Fito14, Fito24, dan Fito25 dapat dibuat usulan jalur sintesisnya
berdasarkan hasil analisis diskoneksi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
DAFTAR PUSTAKA
American Cancer Society, 2014, Breast Cancer, American Cancer Society, USA.
Anita, Y., Radifar, M., Kardono, L. B. S., Hanafi, M., dan Istyastono, E. P., 2012,
Structure-Based Design of Eugenol Analogs as Potential Estrogen
Receptors Antagonist, Biomedical Informatics, 8 (19), pp. 901-906.
Brink, T. T., dan Exner, T. E., 2009, Influence of Protonation, Tautomeric, and
Stereoisomeric States on Protein-ligand Docking Result, Journal of
Chemical Information and Modeling, 55 (9), pp. 1962 – 1972.
Hayashi, S., Eguchi, H., Tanimoto, K., Yoshida, T., Omoto, Y., Inoue, A., et al.,
2003, The Expression and Function of Estrogen Receptor α and β in
Human Breast Cancer and Its Clinical Application, Endocrine-Related
Cancer, 10, pp. 193-202.
Herlynda, K. S., 2016, Desain Teoretis Berbantukan Komputer Modifikasi Struktur
2,6-dihydroxyanthraquinone sebagai Ligan Reseptor Estrogen Alfa,
Skripsi. Hal. 8-11.
Huang, P. H., Huang. C. Y., Chen, M. C., Lee, Y. T., Yue, C. H., Wang, H. Y., et
al., 2013, Emodin and Aloe-Emodin Suppress Breast Cancer Cell
Proliferation through ERα Inhibition, Evidence-Based Complementary
and Alternative Medicine. pp. 89-91.
Istyastono, E. P., 2015, Employing Recursive Partition and Regression Tree
Method to Increase the Quality of Structure-Based Virtual Screening in the
Estrogen Receptor Alpha Ligands Identification, Asian Journal of
Pharmaceutical and Clinical Research, 8 (6), pp. 207-209.
Istyastono, E. P., Anita, Y., dan Sundowo, A., 2014, Computer-aided Structure-
based Design of 3,3'-Diallyl-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diol Analogs of Eugenol
as Potential Ligands for Estrogen Receptor Alpha, 3rd International
Conference on Computation for Science and Technology, pp. 89-91.
Izhaki, dan Ida., 2002, Emodin – a Secondary Metabolite with Multiple Ecological
Functions in Higher, New Phytologist, 155, pp. 205-217.
Korb, O., Stutzle, T., dan Exner, T.E., 2009, Empirical Scoring Function for
Advanced Protein-ligand Docking with PLANTS, Journal of Chemical
Information and Modeling, 49 (1), pp. 84-98.
Liliana, 2015, Uji In Silico Senyawa Emodin sebagai Ligan Reseptor Estrogen
Alfa, Skripsi, hal. 15-17.
Lill, M. A., dan Danielson, M. L., 2011, Computer-aided Drug Design Platform
Using PyMOL, Journal of Computer-Aided Molecuular Design, 25 (1),
pp. 13-19.
Pubchem, 2016, Emodin, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/emodin,
diakses tanggal 10 Januari 2016.
R Foundation, 2015, R 3.2.1 is released, http://www.r-statistics.com/ diakses
tanggal 14 Januari 2016.
Radifar, M., Yuniarti, N., dan Istyastono, E. P., 2013, PyPLIF : Phyton-based
Protein Ligand Interaction Fingerprinting, Bioinformation, 9 (6), pp. 325-
328.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Salazar, M.D., Ratnam, M., Patki, M., Kisovic, I., Trumbly, R., dan Iman, M., 2011,
During Hormone Depletion or Tamoxifen Treatment of Breast Cancer
Cells the Estrogen Receptor Apoprotein Supports Cell Cycling through
The Retinoic Acid Receptor a1 Apoprotein, Breast Camcer Research.
Setiawati, A., Riswanto, F.D.O., Yuliani, S.H., dan Istyastono, E.P., 2014,
Retrospective Validation of Structure-Based Virtual Screening Protocol to
Identify Ligands for Estrogen Receptor Alpha and Its Application to
Identify the Alpha-Mangostin Binding Pose, Indonesian Journal of
Chemistry, 14 (2), pp. 103-108.
Suganya, J., Radha, M., Naorem, D. L., dan Nishandhini, M., 2014, In Silico
Docking Studies of Selected Flavonoids – Natural Healing Agents againts
Breast Cancer, Asian Pacific Journal of Cancer Prevention, 15 (19), pp.
8155-8159.
World Health Organization, 2014, Indonesia, World Health Organization,
http://www.who.int/cancer/country-profiles/idn_en.pdf?ua=1, diakses
tanggal 10 Januari 2016.
World Health Organization, 2015, Cancer, World Health Organization,
http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs297/en/, diakses tanggal 10
Januari 2016.
Xing, J.Y., Song, G.P., Deng, J.P., Jiang, L.Z., Xiong, P., Yang, B.J., et al., 2015,
Antitumor Effects and Mechanism of Novel Emodin Rhamnoside
Derivates against Human Cancer Cells In Vitro, PLOS ONE, 10 (12).
Yaoxian, W., Hui, Y., Yunyan, Z., Yangin, L., Xin, G., dan Xiaoke, W., 2013,
Emodin Induces Apoptosis of Human Cervical Cancer Hela Cells via
Intrinsic Mitochondrial and Extrinsic Death Receptor Pathway, Cancer
Cell International, 13 (71).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Lampiran1. Desain modifikasi struktur emodin menggunakan BKChem0.13.0
Lampiran2. Penambahan atom hidrogen pada pH 7,4 dan generate 3D desain
modifikasi struktur emodin menggunakan Open Babel
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Lampiran3. Perintah penambatan berupa file shell script dengan nama file clin.sh
Lampiran 4. Pembuatan folder dengan nama file emod di dalam server
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Lampiran5. Upload file shell script dan struktur 3D desain modifikasi struktur
emodin
Lampiran 6. Menjalankan perintah penambatan di server
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
Lampiran 8. Download luaran hasil dari penambatan pada PLANTS1.2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
Lampiran 9. Analisis hasil penambatan dengan aplikasi statistik R
Lampiran 10. File Data_R.csv untuk melihat ikatan dengan bitstring penting serta
memilih satu replikasi dengan skor ChemPLP terendah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
Lampiran 11. Input ligan pada PyMOL
Lampiran 12. Input struktur 3D Reseptor Estrogen Alfa pada PyMOL
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
Lampiran13. Input protein binding site
Lampiran 14. Visualisasi interaksi struktur desain modifikasi emodin dengan asam
amino pada kantung ikatan RE-α
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
BIOGRAFI PENULIS
Penulis skripsi berjudul “Desain Teoretis berbantukan
Komputer Modifikasi Struktur Emodin sebagai Ligan
Reseptor Estrogen Alfa” bernama Pius Pradana Bekti
Indramawan. Lahir di Purworejo pada 21 Agustus 1994 dari
pasangan FX. Budi Susanto dan Th. Endartri Kusuma Astuti
sebagai anak pertama dari dua bersaudara. Penulis menempuh
pendidikan formal yang dimulai dari TK Strada Bhakti Utama Jakarta
(1999-2000), SD Strada Bhakti Utama Jakarta (2000-2006), SMP Strada Bhakti
Utama Jakarta (2006-2009), SMA Bruderan Purworejo (2009-2012).
Dalam masa kuliah, penulis berperan aktif dalam kegiatan Herbal
Garden Team (2012-2013), PSF Veronica (2012), Desa Mitra IV (2012),
Pelepasan Wisuda Program Studi Farmasi (2012), Pekan Suci Paskah Campus
Ministry (2013), Latihan Kepemimpinan (2013), UKF Squadra Viola (2012-2015),
Tiga Hari Temu Akrab Farmasi (2014). Kegiatan lainnya yang pernah diikuti
penulis adalah Kejuaraan Futsal Farmasi Cup UII (2014), Kejuaraan Futsal
Farmasi Cup UGM (2015), PKM-M yang berjudul “Kereta Pengingat Anak
Pendekar YKAKJ” yang didanai oleh Dikti (2015).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI