EVALUASI STRUKTUR KRISTAL 4H3X SEBAGAI TARGET VIRTUAL … · 2017. 1. 26. · dapat digunakan...

EVALUASI STRUKTUR KRISTAL 4H3X SEBAGAI TARGET VIRTUAL

ENZIM MATRIX METALLOPROTEINASE 9 PADA PENAPISAN

VIRTUAL BERBASIS STRUKTUR

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S.Farm.)

Program Studi Farmasi

Oleh:

Yolanda Tyas Prameswari

NIM: 138114164

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2017

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

i

HALAMAN JUDUL




SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S.Farm.)

Program Studi Farmasi

Oleh:


NIM: 138114164

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2017


iv

HALAMAN PERSEMBAHAN

“Do or do not there is no try” – Master Yoda

“When you want something, all the universe compires in

helping you to achieve it” – Paulo Coelho (The

Alchemist)

Lala persembahkan skripsi ini untuk

Tuhan Yesus Kristus, Bunda Maria dan semua orang kudus yang selalu

memberkati dan membimbing disetiap langkah hidup Lala.

Papa, Mama, Kakak Nino, Dedek Gaby yang selalu mendukung dan memberikan

semagat berlimpah kepada Lala.

Agnes Hoki, Jessica Atin, Brigitta Yulia, Johan Limanjaya, Koming Hayong yang

tak pernah bosan menjadi kawan-kawan Lala yang hebat

Teman-teman yang selalu mendukung, memberikan semangat dan yang

selalu ada untuk Lala dalam keadaan apapun.

May the force be with you!


vii

PRAKATA

Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat, rahmat,

dan karunia yang dilimpahkan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang

berjudul “EVALUASI STRUKTUR KRISTAL 4H3X SEBAGAI TARGET

VIRTUAL ENZIM MATRIX METALLOPROTEINASE 9 PADA

PENAPISAN VIRTUAL BERBASIS STRUKTUR” sebagai salah satu syarat

untuk mendapatkan gelar sarjana Farmasi (S.Farm.) Fakultas Farmasi Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta.

Penyelesaian skripsi ini tentunya tidak lepas dari bantuan berbagai pihak,

baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu penulis hendak

mengucapkan terimakasih kepada:

1. Dekan Fakultas Farmasi Sanata Dharma

2. Bapak Enade Perdana Istyastono, Ph.D., Apt., selaku dosen pembimbing

utama atas segala kesabaran dan waktu yang telah diberikan untuk memberi

masukan, bimbingan, dukungan, saran, dan motivasi kepada penulis dalam

penelitian dan penyusunan skripsi ini.

3. Bapak Maywan Hariono, Ph.D., Apt. dan Bapak Florentinus Dika Octa

Riswanto, M.Sc., selaku dosen penguji skripsi yang telah banyak memberi

ide, saran, dan masukkan yang membangun untuk penelitian ini.

4. Papa, Mama, Nino, Gaby yang selalu memberikan motivasi, dukungan,

semangat dan kekuatan bagi penulis serta senantiasa mendoakan dan

mengingatkan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

5. Teman-teman seperjuangan dalam penelitian Matrix Metalloproteinase 9:

Catharina Rency Anggita Siena, Donny Suparto, FX Nyoman Indra Putra

Nugraha atas kebersamaan, kerja sama, bantuan, dan semangat selama

penelitian ini berlangsung.

6. Angkatan 2013, FSM D dan FST yang telah menjadi teman, rekan sejawat

dan keluarga selama 4 tahun terakhir ini.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, maka

penulis mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak yang membangun

sehingga bisa membuat karya yang lebih baik. Penulis mohon maaf atas segala

kesalahan dan kekurangan yang terdapat dalam skripsi ini. Akhir kata, penulis

berharap penelitian ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.

Yogyakarta, 2 Januari 2016

Penulis


viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................... i

PERSETUJUAN PEMBIMBING ............................................................... ii

PENGESAHAN SKRIPSI BERJUDUL ..................................................... iii

HALAMAN PERSEMBAHAN ................................................................. iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ..................................................... v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA

ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS .................................... vi

PRAKATA .................................................................................................. vii

DAFTAR ISI ............................................................................................... viii

DAFTAR TABEL ....................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR .................................................................................. x

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... xi

ABSTRAK .................................................................................................. xii

ABSTRACT ................................................................................................ xiii

PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

METODE PENELITIAN ............................................................................ 2

HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................... 3

KESIMPULAN ........................................................................................... 7

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................. 8

LAMPIRAN ................................................................................................ 10

BIOGRAFI PENULIS ................................................................................ 16


ix

DAFTAR TABEL

Tabel I. Jumlah Pose dan Median tiap Klaster .................................. 5

Tabel II. Jarak Interaksi Ligan dengan Residu Kantung Ikatan MMP-9

yang Dihasilkan pada tiap Pose............................................ 6


x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Gambar 2D dan Gambar 3D Ligan asli dan ligan referensi . 4

Gambar 2. Histogram jumlah pose tiap klaster ...................................... 4

Gambar 3. Pose ligan dengan residu pada kantung ikatan MMP-9 ...... 5


xi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Script yang digunakan untuk preparasi ligan CC27 .............. 11

Lampiran 2. Script yang digunakan untuk penambatan ulang ligan CC27 12

Lampiran 3. Script yang digunakan untuk membuat daftar

1000 pose terbaik .................................................................. 13

Lampiran 4. Script untuk menyalin 1000 pose terbaik menjadi pdb ......... 14

Lampiran 5. Script yang digunakan untuk menghitung nilai RMSD ........ 15


xii





Fakultas Farmasi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta, Indonesia

ABSTRAK

Diabetic foot ulcer (DFU) merupakan luka kronis pada kaki yang dialami

oleh para penderita diabetes mellitus (DM) sebagai komplikasi dari DM. Pada DFU,

diketahui aktivitas MMP-9 meningkat sehingga menyebabkan degradasi matriks

ekstraseluler menjadi tidak terkendali. Intervensi terhadap MMP-9 menjadi salah

satu target dalam penemuan obat untuk penyembuhan luka pada DFU karena

terbukti berperan dalam fase penyembuhan luka. Penelitian ini bertujuan untuk

mengevaluasi kapabilitas dan validitas 4H3X yang terkristal pada MMP-9 sehingga

dapat digunakan sebagai target virtual pada penapisan virtual berbasis struktur

berdasarkan kemampuan penambatan ulang ko-kristal ligand CC27, mengetahui

pose CC27 dalam kantung ikatan MMP-9 dan RMSD yang dihasilkan setelah

dilakukan penambatan ulang. Kemampuan penambatan ulang ko-kristal ligan

CC27 diuji dengan protokol yang telah dikembangkan oleh Anita et al. (2012).

Analisis hasil dilakukan dengan visualisasi dan pengukuran RMSD menggunakan

PyMOL. Dari hasil penelitian ini didapatkan RMSD yang lebih besar secara

statistik dari 2,0 Å dengan taraf kepercayaan 95%, sehingga struktur kristal 4H3X,

tidak dapat digunakan sebagai target virtual berbasis struktur berdasarkan

kemampuan penambatan ulang ko-kristal ligan CC27 dengan menggunakan

perangkat lunak PLANTS 1.2 dan konfigurasi yang telah dikembangkan oleh Anita

et al. (2012).

Kata kunci: diabetic foot ulcer, 4H3X, MMP-9, penyembuhan luka, penambatan

ulang


xiii

ABSTRACT

Diabetic foot ulcer (DFU) is a chronic wound occurs in foot of patients

with diabetes mellitus (DM) as a complication of diabetes. In DFU, it is known that

the activity of MMP-9 causing increased degradation of extracellular matrix in an

uncontrolled manner so that delays the wound healing process. This study aimed to

evaluate the capability and validity of 4H3X co-crystalized with MMP-9 can be

used as one of structure based virtual screening on its ability to be re-docked by

ligand CC27, to evaluate the pose of CC27 in the binding site of MMP-9 and its

RMSD. The ability of the CC27 was evaluated using protocols that have been

developed by Anita et al. (2012). Analysis of the results is done using PyMOL and

R statistical software which performing one sample t-test with 95% of confidence

level to determine RMSD should not be greater than 2.0 Å. The results of this study

shows that the crystal structure 4H3X is unsuitable used as the virtual target on

structure based virtual screening based on the ability of re-docking by co-crystal

ligand CC27 using PLANTS 1.2 as molecular docking software and configuration

that have been developed by Anita et al (2012).

Keywords: diabetic foot ulcer, 4WZV, MMP-9, wound healing, re-docking


1

Pendahuluan

Diabetes Mellitus (DM) merupakan penyakit metabolisme yang ditandai dengan

hiperglikemia akibat cacat pada sekresi insulin (America Diabetes Association, 2013). Dari

seluruh kematian akibat DM di dunia, 70 % kematian terjadi di negara-negara berkembang

termasuk Indonesia (World Health Organization, 2014). Salah satu komplikasi DM yang

sering terjadi adalah Diabetic foot ulcer (DFU). Definisi dari DFU adalah luka, atau ulkus,

kronis yang terjadi pada kaki dan sangat berdampak pada kualitas hidup penderita diabetes

(Brownrrig et al., 2012). Prevalensi DFU di Indonesia mencapai 7,3% - 24% dari keseluruhan

penderita diabetes (Yusuf et al., 2016).

Ulkus pada kaki tersebut terjadi akibat gangguan re-epitalisasi pada saat penyembuhan

luka, hal ini dikarenakan aktivitas berlebihan dari matrix metalloproteinase 9 (MMP-9)

(Mohan et al., 2002). MMP-9 termasuk di dalam sub-famili matrix metalloproteinases

(MMPs) yang merupakan protein endopeptidase zinc-dependent yang dapat mendegradasi

semua komponen matriks ekstraseluler (ECM) yang terbentuk pada saat penyembuhan luka

(Lobmann et al., 2002). Peningkatan kadar MMP-9 pada ulkus kronis menunda proses

penyembuhan luka dengan mendegradasi ECM secara tak terkendali. Hal ini menjadi bukti

bahwa MMP-9 berperan dalam DFU (Sam and Krishnan, 2015). Karenanya intervensi enzim

proteolitik menjadi sasaran dalam penemuan obat untuk penyembuhan luka karena terbukti

bahwa protein tersebut berperan dalam fase penyembuhan luka seperti inflamasi dan re-

epitalisasi (Gill and Parks, 2007). Oleh karena itu, dengan penghambatan aktivitas MMP-9

yang berlebihan diharapkan dapat mempercepat proses penyembuhan luka bagi penderita

DFU.

Salah satu cara mengintervensi MMP-9 adalah dengan menginhibisi aktivitas MMP-9.

Syarat ligan untuk menjadi inhibitor MMP-9 adalah memiliki Zinc Binding-Group (ZBG) dan

interaksi non-kovalen antara inhibitor dengan rantai samping enzim, seperti ikatan hidrogen

atau ikatan van der Waals. Tipikal ZBG di antaranya adalah asam karboksilat, asam

hidroksamat, dan gugus sulfihidril. Urutan afinitas terhadap Zn dalam penghambatan MMP-9

adalah hidroksamat > sulfihidril > fosfinat > karboksilat (Hu et al., 2007).

Ligan CC27 (N-2-(biphenyl-4-ylsufonyl)-N-2-(isopropyloxy)-acetohydroxamic acid)

adalah salah satu contoh senyawa hidroksamat yang dapat menghambat aktivitas MMP-9 dan

berhasil dikristalkan menjadi 4H3X dengan nilai resolusi sebesar 1,76 Å (Antoni et al., 2013).


2

Akan tetapi belum diketahui kemampuan struktur kristal 4H3X sebagai target virtual enzim

MMP-9 pada PVBS sehingga pada penelitian ini dilakukan evaluasi kemampuan penambatan

ulang ligan CC27 terhadap protein MMP-9 menggunakan konfigurasi software PLANTS yang

telah dikembangkan oleh Anita et al. (2012) untuk mengetahui nilai RMSD (Root Mean

Square Distance) yang dihasilkan seharusnya tidak lebih besar dari 2,0 Å. Selain itu, pada

penelitian ini juga dilakukan visualisasi pose menggunakan perangkat lunak PyMOL untuk

mengetahui pose ligan CC27 di dalam kantung ikatan MMP-9.

Metode Penelitian

Alat dan Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah konfigurasi PLANTS dari Anita et

al. (2012), struktur ko-kristal MMP-9 (4H3X, RCSB), SPORES (Brink and Exner 2009) untuk

menyiapkan senyawa yang akan ditambatkan ke PLANTS 1.2 (Korb et al. 2009), docking

software PLANTS 1.2 untuk melakukan simulasi penambatan ulang molekuler dan didapatkan

skor ChemPLP, PyMOL 1.8.2 untuk menghasilkan gambar molekuler dan menghitung nilai

RMSD, dan R statistical software 3.3.0 untuk analisis statistik. Dan alat yang digunakan

adalah server Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma dengan nomor alamat IP

103.247.10.66 (pharcomp.web.id), Acer One 14 Z1402-38GR dengan spesifikasi: prosesor

Intel Core i3 5005U @2,0GHz, RAM 2,00 GB, 64-bit Operating System, Linux Ubuntu 16.04.

Prosedur

Berdasarkan inspeksi visual pada ko-kristal ligan CC27 pada kantung ikatan MMP-9

dengan menggunakan PyMOL 1.8.2, terdapat dua rantai, A dan B, kemudian dipisahkan dan

hanya diambil rantai A. Kemudian dilakukan preparasi ligan dan protein menggunakan

perangkat lunak SPORES dan menghasilkan luaran ligand.mol2 dan protein.mol2.

Ligand.mol2 diubah menjadi ligand_input.smi kemudian generalisasikan menjadi

ligand_input_babel.mol2 menggunakan Babel. File ligand_input_babel.mol2 direprot

menggunakan SPORES menghasilkan luaran ligand_input.mol2. Hasil luaran dari preparasi

SPORES berupa ligand_input.mol2 ditambatkan dengan protein.mol2 menggunakan

perangkat lunak PLANTS 1.2 (Korb et al. 2007) pada server dengan konfigurasi yang

mengacu pada Anita et al. (2012). Setiap kali penambatan (1 run) dilakukan lima kali iterasi


3

penambatan molekuler. Luaran dari setiap run adalah lima pose berupa skor ChemPLP yang

kemudian diambil satu pose dengan nilai ChemPLP terbaik. Dilakukan 1000 kali run sehingga

diperoleh data 1000 pose terbaik dari masing masing run.

Seribu pose terbaik dari masing-masing run berupa file .mol2, file ligand_input.mol2

dan ligand.mol2 dikonversi menggunakan Babel menjadi file .pdb dan dihilangkan atom

hidrogen. Lalu dilakukan penyesuaian koordinat atom-atom pada ligand_input.pdb dengan

koordinat atom-atom pada ligand.pdb. Nama file ligand_input.pdb diubah menjadi ref.pdb.

Selanjutnya hasil penambatan berupa 1000 pose dengan skor ChemPLP terbaik dihitung nilai

RMSD menggunakan perangkat lunak PyMOL 1.8.2. Perhitungan antara ref.pdb dengan file

1000 pose .pdb. Kemudian dilakukan pengelompokan pose sesuai hasil RMSD, dari setiap

klaster diambil pose dengan nilai median untuk kemudian divisualisasikan. Visualisasi pose

dilakukan untuk melihat interaksi antara ligan dengan residu pada kantung ikatan MMP-9.

Perangkat lunak PyMOL 1.8.2 digunakan untuk memvisualisasikan interaksi ligan referensi,

pose median masing-masing klaster dengan residu pada kantung ikatan MMP-9. Data nilai

RMSD yang didapat melalui perangkat lunak PyMOL 1.8.2 diuji statistik dengan metode one

sample t-test untuk mengetahui RMSD yang dihasilkan seharusnya tidak lebih besar dari 2,0 Å

menggunakan R statistical software 3.3.0. Apabila nilai RMSD tidak lebih besar dari 2,0 Å,

maka ko-kristal ligan CC27 dapat diterima sebagai target virtual MMP-9.

Hasil dan Pembahasan

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kapabilitas dan validitas kristal

4H3X sebagai target virtual enzim MMP-9 pada penapisan virtual berbasis struktur

menggunakan konfigurasi PLANTS yang telah dikembangkan oleh Anita et al. (2012). Faktor

yang menentukan ligan dan protein dapat diterima sebagai protokol penapisan virtual berbasis

struktur apabila dapat menghasilkan mode ikatan yang reprodusibel (Verdonk et al., 2004).

Perangkat lunak SPORES menghasilkan luaran berupa ligand_10B306_0.mol2,

protein.mol2, dan water.mol2. Ligand_10B306_0.mol2 kemudian diubah dan di-generate3D

menjadi ligan_input.mol2 yang selanjutnya ditambatkan dengan protein.mol2 menggunakan

perangkat lunak PLANTS 1.2 dan konfigurasi yang telah dikembangkan oleh Anita et al.

(2012). Sebelum dilakukan perhitungan RMSD dilakukan penyesuaian koordinat atom antara

ligan asli (ligand_10B306_0.pdb) dengan ligan referensi (ligand_input.pdb) (Gambar 1).


4

Gambar 1. (a) Gambar 2D dan (b) Gambar 3D Ligan asli dan ligan referensi

Hasil data RMSD dari seribu pose terbaik dibagi menjadi 2 klaster, klaster pertama

dengan nilai RMSD lebih kecil dari atau sama dengan 2,0 Å dan klaster kedua dengan nilai

RMSD lebih besar dari 2,0 Å. Nilai RMSD terendah dari seribu pose terbaik tersebut adalah

1,156 Å dan nilai tertinggi 4,523 Å. Sebaran nilai RMSD masing-masing klaster ditampilkan

dalam sebuah histogram (Gambar 2). Kemudian dari masing-masing klaster dipilih satu pose

pada median sebagai pose representatif yang digunakan untuk visualisasi pose dengan

perangkat lunak PyMOL 1.8.2 (Tabel 1).

Gambar 2. Histogram jumlah pose setiap klaster

222

778

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

≤2.0 >2.0

Jum

lah

Po

se

Nilai RMSD

a. b.


5

Tabel I. Jumlah Pose dan Median setiap Klaster

Klaster 1 Klaster 2

Jumlah Pose 222 778

Median 1,560 Å

(pose ke 152)

4,270 Å

(pose ke 109)

Hasil visualisasi menggambarkan interaksi ligan CC27 dengan residu yang terdapat di

kantung ikatan MMP-9. Pose yang divisualisasikan yaitu pose ligan referensi (Ref), median

klaster pertama (K1), median klaster kedua (K2) dengan residu pada kantung ikatan MMP-9.

Ligan referensi ditunjukkan oleh struktur berwana grey. Ligan K1 ditunjukkan oleh struktur

berwana magenta. Ligan K2 ditunjukkan oleh struktur berwana oranye. Interaksi ligan dengan

residu pada kantung ikatan ditunjukkan garis putus-putus berwarna hitam (Gambar 3).

Gambar 3. Pose ligan dengan residu pada kantung ikatan MMP-9 (a. Interaksi ligan referensi di dalam kantung

ikatan MMP-9; b. Interaksi ligan K1 di dalam kantung ikatan MMP-9; c. Interaksi ligan K2 di dalam kantung

ikatan MMP-9)

a.

c.

b.


6

Tabel II. Jarak Interaksi Ligan dengan Residu Kantung Ikatan MMP-9 yang Dihasilkan pada setiap Pose

Ref K1 K2

Glu227-OH 2,5 Å - -

Ala 189-CO 3,0 Å - -

Leu 188-NH 2,7 Å 2,5 Å -

Zn2+ 2,0 Å 2,5 Å -

Protokol penapisan virtual berbasis struktur bisa diterima apabila menghasilkan nilai

RMSD ≤ 2,0 Å sebanyak 95% (Marcou and Rognan, 2007). Berdasarkan nilai RMSD hasil

dari penambatan ulang, struktur kristal 4H3X tidak dapat diterima sebagai target PVBS karena

tidak dapat menghasilkan nilai RMSD ≤ 2,0 Å sebanyak 95% atau lebih. Hasil analisis

berdasarkan konfigurasi PLANTS yang dikembangkan oleh Anita et al. (2012), menunjukan

bahwa dari seribu kali penambatan ulang dengan lima kali iterasi didapatkan sebanyak 222

pose yang memiliki nilai RMSD lebih kecil dari atau sama dengan 2,0 Å (22,2%) dan 778

pose memiliki RMSD lebih besar dari 2,0 Å (77,8%).

Dari hasil visualisasi terlihat bahwa terdapat beberapa ikatan penting yang berupa ikatan

hidrogen dan ikatan kompleks antara ligan dengan protein MMP-9. Pada visualisasi antara ref

dan protein, terdapat 4 ikatan penting yaitu ikatan hidrogen dengan GLU227, LEU188,

ALA189 dan ikatan kompleks dengan Zn2+. Pada visualisasi antara K1 dan protein, ikatan

dengan GLU227 dan ALA189 tidak ada. Pada visualisasi K2 dan protein, tidak terdapat satu

pun ikatan penting. Hal ini mungkin terjadi karena lebih kuatnya ikatan hidrogen antara O

pada ligan dengan residu TYR245 selain itu terjadi pula sedikit pergeseran cincin bifenil

akibat interaksi elektrostatik antara cincin aromatik dari bifenil dengan residu HIS226 (kation

dan cincin aromatis) dan TYR245 (edge to face).

Uji statistik one sample t-test dilakukan pada seribu data RMSD dari hasil run untuk

mengetahui RMSD yang dihasilkan seharusnya tidak lebih besar dari 2,0 Å menggunakan R

statistical software 3.3.0. Nilai p-value yang dihasilkan sebesar 2,2 x 10-16 sehingga dapat

disimpulkan bahwa RMSD dari 1000 pose hasil penambatan ulang lebih besar secara statistik

dari 2,0 Å dalam taraf kepercayaan 95%.


7

Kesimpulan

Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa RMSD yang didapatkan setelah

dilakukan penambatan ulang oleh ligan CC27 lebih besar dari 2,0 Å sehingga dapat

disimpulkan bahwa struktur kristal 4H3X tidak sesuai sebagai target virtual enzim MMP-9

berdasarkan kemampuan penambatan ulang ligan CC27 dengan menggunakan perangkat

lunak PLANTS 1.2 dan konfigurasi yang telah dikembangkan oleh Anita et al. (2012). Saran

untuk penelitian ini adalah perlu dilakukan modifikasi konfigurasi PLANTS oleh Anita et al.

(2012) untuk mempertahankan interaksi penting yang teridentifikasi pada penelitian ini.

.


8

DAFTAR PUSTAKA

American Diabetes Association, 2013. Diagnosis and Classification of Diabetes Mellitus.

Diabetes Care, 36 (Suppl. 1), 57-74.

Anita, Y., Radifar, M., Kardono, L.B.S., Hanafi, M., and Istyastono, E.P., 2013. Structure-

Based Design of Eugenol Analogs as Potential Estrogen Receptor Antagonists.

Bioinformation, 8 (19), 901-906.

Antoni, C., Vera, L., Devel, L., Catalani, M.P., Czarny, B., Lajeunesse, E.C., Nuti, E.,

Rossello, A., Dive, V., and Stura, E. A., 2013. Crystallization of Bi-Functional Ligand

Protein Complexes. Journals of Structural Biology, 182, 246-254.

Brownrrig, J.R.W., Davey,J., Holt, P.J., Davis, W.A., Thompson, M.M., Ray, K.K., and

Hinchliffe, R.J., 2012. The association of ulceration of the foot with cardiovascular and

all-cause mortality in patients with diabetes: a meta-analysis. Diabetologia, 55, 2906-

2912.

Gill, S.E. and W.C. Parks, 2008. Metalloproteinases and their inhibitors: regulators of wound

healing. International Journal Biochemistry Cell Biology, 40(6), 1334-1347.

Guariguata, L., Whiting, D.R., Hambleton, I., Beagley, J., Linnekamp, U. and Shaw J.E.,

2014. Global Estimates of Diabetes Prevalence for 2013 and Projections for 2035.

Diabetes Research and Clinical Practice, 103, 137-149.

Hamed, S., Bennett, C.L., Demiot, C., Ullmann, Y., Teot, L., and Desmoulière, A.,

Erythropoietin, 2014. A Novel Repurposed Drug: An Innovative Treatment for Wound

Healing in Patients with Diabetes Mellitus. Wound Repair and Regeneration, 22, 23-33.

Holt, R. I. G. Cockram, C., Flyvbjerg, A., and Goldstein, B. J., 2010. Textbook of Diabetes 4th

edition. Oxford: Willey Blackwell. pp. 427-430, 599, 615-620, 729.

Hu, J., Van den Steen, P.E., Sang, Q-X.A., and Opdenakker, G., 2007. Matrix

metalloproteinase inhibitors as therapy for inflammatory and vascular diseases. Nature

Reviews Drug Discovery, 6(6), 480-498.

Ince, P., Game, F.L, and Jeffcoate, W.J., 2007. Rate of Healing of Neuropathic Ulcers of the

Foot in Diabetes and Its Relationship to Ulcer Duration and Ulcer Area. Diabetes Care,

30 (3), 660-663.

Kontogiorgis, C.A., Papaioannou, P., and Hadjipavlou-Litina, D.J., 2005. Matrix

metalloproteinase inhibitors: a review on pharmacophore mapping and (Q) SARs results.

Current Medicinal Chemistry, 12(3), 339-355.

Korb, O., Stutzle T., and Exner, T.E., 2007. An ant colony optimization approach to flexible

protein-ligand docking. Swarm Intelligence, 1, 115-134.

Korb, O., Stutzle, T., and Exner, T.E., 2009. Empirical Scoring Function for Advanced

Protein-ligand Docking with PLANTS, Journal of Chemical Information and Modeling,

49 (1), 84-98.

Kroemer, R.T., 2007. Structure-based drug design: docking and scoring. Current Protein and

Peptide Science, 8 (4), 312–328.

Lobmann, R., Ambrosch, A., Schultz, G., Waldmann, K., Schiweck, S., and Lehnert, H., 2002.

Expression of Matrix-Metalloproteinases and Their Inhibitors in The Wounds of

Diabetic and Non-Diabetic Patients. Diabetologia, 45, 1011-1016.


9

Marcou, G., and Rognan, D., 2007. Optimizing fragment and scaffold docking by use of

molecular interaction fingerprints. Journal of Chemical Information and Modeling, 47

(1), 195–207.

Mohan, R., Chintala, S. K., Jung, J. C., Villar, W. V. L., McCabe, F., Russo, L. A., Lee, Y.,

McCarthy, B. E., Wollenberg, K. R., Jester, J. V., Wang, M., Welgus, H. G., Shipley, J.

M., Senior, R. M., and Fini, M. E., 2002. Matrix Metalloproteinase Gelatinase B (MMP-

9) Coordinates and Effects Epithelial Regeneration. The Journals of Biological

Chemistry, 277, 2065-2072.

McLennan, S.V., Min, D., and Yue, D.K., 2008. Matrix Metalloproteinases and Their Roles in

Poor Wound Healing in Diabetes. Wound Practice and Research, 16 (3), 116-121.

R Development Core Team, 2013. R: A Language and Environment for Statistical Computing.

R foundation for Statistical Computing, Vienna.

Radifar, M., Yuniarti, N., and Istyastono, E.P., 2013. PyPLIF- Assisted Redocking

Indomethacin-(R)-Alpha-Ethyl-Ethanolamide into Cyclooxygnase-1. Indonesian

Journal of Chemistry, 3, 283-286.

Radifar, M., Yuniarti, N., and Istyastono, E.P., 2013. PyPLIF: Python-based Protein-Ligand

Interaction Fingerprinting. Bioinfomation, 9 (6), 325-328.

Sam, J.S., and Khrisnan, B., 2015. Study on matrix metalloproteinases in diabetic foot ulcer

disease. Journal of Biomedical Pharmaceutical Research, 4(3), 546-553.

Shaw, J.E., Sicree, R.A. and Zimmet, P.Z., 2010. Global Estimates of the Prevalence of

diabetes for 2010 and 2030. Diabetes Research and Clinical Practice, 87, 4-14.

Singh, N., Armstrong, D. G., and Lipsky, B. A., 2005. Preventing Foot Ulcers in Patients with

Diabetes. American Medical Association, 293(2), 217-228.

Singh, S., Pai, D.R., and Yuhhui, C., 2013. Diabetic foot ulcer–diagnosis and management.

Clinical Research on Foot and Ankle, 1(120), 1-9.

Schaper, N. C., 2004. Diabetic foot ulcer classification system for research purposes: a

progress report on criteria for including patients in research studies. Diabetes

Metabolism Research and Review, 20(1), 90–95.

Sousa, S. F., Ribeiro, A. J. M., Coimbra, J. T. S., Neves, R. P. P., Martins, S. A., Moorthy, N.

S. H. N., Fernandes, P. A., and Ramos, M. J., 2013. Protein-Ligand Docking in the New

Millennium – A Retrospective Of 10 Years in the Field, Current Medicinal Chemistry,

20, 2296 – 2314.

Yusuf, S., Okuwa, M., Irwan, M., Rassa, S., Laitung, B., Thalib, A., Kasim, S., Sanada, H.,

Nakatani1, T., and Sugama, J., 2016. Prevalence and Risk Factor of Diabetic Foot

Ulcers in a Regional Hospital, Eastern Indonesia. Open Journal of Nursing, 6, 1-10.


10

LAMPIRAN


11

Lampiran 1. Script yang digunakan untuk preparasi ligan CC27

> wget https://files.rcsb.org/download/4H3X.pdb.gz

> gunzip 4H3X.pdb.gz

> 4H3X.pdb grep “ A “

> /home/enade/program/PLANTS/SPORES1.3 --mode splitpdb

4H3X.pdb

> /home/enade/program/PLANTS/PLANTS1.2 --mode bind

ligand_N7301_0.mol2 5 protein.mol2

> cp

/home/enade/program/master_ER/Bioinformation_Anita2012_ER-

ANT/validated/WAT/VS/plants.config .

> grep -EV bindingsite_plants.config | grep -Ev water >

plants.config.tmp

> cat plants.config.tmp bindingsite.def > plants.config

> mv ligand.mol2 ligand_input.mol2

> babel -imol2 ligand_input.mol2 -osmi ligand_input.smi

> babel --gen3d -ismi ligand_input.smi -omol2

ligand_input_babel.mol2

> /home/enade/program/PLANTS/SPORES1.3 --mode reprot

ligand_input_babel.mol2 ligand_input.mol2


12

Lampiran 2. Script yang digunakan untuk penambatan ulang ligan CC27

File plants.config # scoring function and search settings

scoring_function chemplp

search_speed speed2

# input

protein_file protein.mol2

ligand_file ligand_input.mol2

# output

output_dir results

# write single mol2 files (e.g., for RMSD calculation)

write_multi_mol2 0

# cluster algorithm

cluster_structures 50

cluster_rmsd 1.0

# binding site definition

bindingsite_center 10.4757 7.3076 8.8246

bindingsite_radius 11.5332

File file.sh #!/bin/sh

alias plants='/home/enade/program/PLANTS/PLANTS1.2'

mkdir /home/yolandatyas/pilot/dockingbaru

mkdir /home/yolandatyas/pilot/dockingbaru/mmp9

cd /home/yolandatyas/pilot/dokingbaru/

for i in $(seq 1 100);

do mkdir

/home/yolandatyas/pilot/dockingbaru/mmp9/replikasi_$i

cd /home/yolandatyas/pilot/dockingbaru/mmp9/replikasi_$i/

for j in $(seq 1 5);

do mkdir dock_$j

cd dock_$j/

cp /home/yolandatyas/pilot/plants.config .

cp /home/yolandatyas/pilot/protein.mol2 .

cp /home/yolandatyas/pilot/ligand_input.mol2 .

plants --mode screen plants.config

rm plants.config protein.mol2 ligand_input.mol2

cd ../

done

cd ../../

done


13

Lampiran 3. Script yang digunakan untuk membuat daftar 1000 pose terbaik

> for j in $(seq 1 1000);

do for i in $(seq 1 5);

do echo "$i `cat

/home/yolandatyasp/skripsi/datadocking1000/mmp9/replikasi_

$j/dock_$i/results/bestranking.csv`,$i";

done | grep -Ev TOTAL_SCORE | sort -t, -k2n | head -1 |

awk -F, '{print $12}';

done > best1000.lst


14

Lampiran 4. Script untuk menyalin 1000 pose terbaik menjadi pdb

> best1000=($(cat best1000.lst ))

> n=${#best1000[@]}

> for ((j=0; j<=$n; j++)); do

echo"cp/home/yolandatyasp/skripsi/datadocking1000/mmp9/rep

likasi_$[j+1]/dock_${best1000[$j]}/results/4H3X_ligand_0_e

ntry_00001_conf_01.mol2

replikasi_$[j+1].${best1000[$j]}.mol2";

done > copy1000.sh

> chmod u+x copy1000.sh

> ./copy1000.sh

> babel -d -imol2 *.mol2-opdb../best/bestpdb/replikasi_*.pdb


15

Lampiran 5. Script yang digunakan untuk menghitung nilai RMSD

> mkdir rmsd.pilot

> cd rmsd.pilot

> ls ../best/bestpdb/ | grep replikasi | sort -t_ -k2,2n

> hasil.pdb.all

> cp ../best/bestpdb/ligand_ref.pdb ref.pdb

> gedit all.rmsd.sh &

#!/bin/sh

for i in $(cat hasil.pdb.all);

do

cp ../best/bestpdb/$i res.pdb

pymol -c rmsd.pml | grep RMS | awk '{print $4}' >

$i.rmsd

done

rm res.pdb

> gedit rmsd.pml &

load ref.pdb

load res.pdb

rms_cur ref,res

quit

> chmod u+x all.rmsd.sh

> ./all.rmsd.sh

> for i in $(cat hasil.pdb.all); do cat $i.rmsd; done

(menampilkan 1000 rmsd)

> for i in $(cat hasil.pdb.all); do cat $i.rmsd; done |

sort -n


awk '{if ($1 <= 2.0) print $0}'


awk '{if ($1 <= 2.0) print $0}' | wc -l

> for i in $(cat hasil.pdb.all); do cat $i.rmsd; done >

rmsdhistoori.csv


sort -n > rmsdhisto.csv


16

BIOGRAFI PENULIS

Penulis skripsi berjudul “Evaluasi Struktur Kristal 4H3X sebagai

Target Virtual Enzim Matrix Metalloproteinase 9 pada Penapisan

Virtual Berbasis Struktur” bernama Yolanda Tyas Prameswari. Lahir di

Magelang pada tanggal 2 Maret 1997 dari pasangan Y. Sustya Budi dan

Yovita Suprapti sebagai anak pertama dari tiga bersaudara. Penulis

menempuh pendidikan formal yang dimulai dari TK Pangudi Luhur

Muntilan (2000-2002), SD Pangudi Luhur St. Ignatius Muntilan (2002-

2008), SMP N 1 Muntilan (2008-2010), SMA Pangudi Luhur van Lith

Muntilan (2010-2013). Penulis melanjutkan pendidikan strata satu di Fakultas Farmasi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Dalam masa kuliah penulis aktif dalam kegiatan Pharmacy Performance (2014,2015),

Pharmacy Road to School (2014,2015), dan Komisi Pemilihan Umum Fakultas Farmasi

(2014). Penulis juga merupakan anggota tim Media Farmasi (2014,2015). Kegiatan lainnya

yang pernah diikuti penulis adalah Seminar Nasional “Herbal Medicine as Alternative and

Complementary Treatment for Patients” (2015) dan Talkshow Junalistik dan Fotografi

Fakultas Farmasi USD (2014,2015)


EVALUASI STRUKTUR KRISTAL 4H3X SEBAGAI TARGET VIRTUAL … · 2017. 1. 26. · dapat digunakan...

Documents

Transcript of EVALUASI STRUKTUR KRISTAL 4H3X SEBAGAI TARGET VIRTUAL … · 2017. 1. 26. · dapat digunakan...