EVALUASI STRUKTUR KRISTAL 4HMA SEBAGAI TARGET … filefx nyoman indra putra nugraha nim: 138114119...

EVALUASI STRUKTUR KRISTAL 4HMA 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:

FX Nyoman Indra Putra Nugraha

NIM: 138114119

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2017

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

i

HALAMAN JUDUL

EVALUASI STRUKTUR KRISTAL 4HMA 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:

FX Nyoman Indra Putra Nugraha

NIM: 138114119

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2017


iv

HALAMAN PERSEMBAHAN

“It is OK not to know all the answers.

It is better to admit our ignorance than to believe the answers that might be

wrong.

Pretending to know everything, closes the door to finding out what is really

there”

(from “Cosmos: A Space Time Odyssey”)

Karya ini kupersembahkan untuk

Tuhan Yesus Kristus yang selalu menyertaiku

Papi, Mami dan Mama yang selalu mendoakanku

Teman-teman seperjuanganku

dan Almamaterku, Sanata Dharma


vii

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa

karena atas kasih dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang

berjudul “Evaluasi Struktur Kristal 4HMA Sebagai Target Virtual Enzim Matrix

Metalloproteinase 9 Pada Penapisan Virtual Berbasis Struktur” sebagai syarat

untuk memperoleh gelar sarjana farmasi (S.Farm.) di Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta. Keberhasilan dalam penulisan skripsi ini tidak lepas dari bantuan dan

dukungan berbagai pihak. Oleh karena itu dengan kerendahan hati penulis ingin

mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Enade Perdana Istyastono, Ph.D., Apt. selaku pembimbing yang telah

sabar dan banyak memberikan pengarahan dan pendampingan selama proses

penyusunan skripsi.

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

Riswanto, M.Sc. selaku penguji yang telah mendukung terlaksananya

penelitian dan penyusunan skripsi ini dan telah memberikan saran berharga

bagi penulis.

3. Ibu Dita Maria Virginia, M. Sc., Apt. selaku Dosen Pembimbing Akademik

yang telah membimbing dari awal hingga akhir tahun perkuliahan.

4. Seluruh dosen dan staf Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma yang

telah membantu kelancaran proses pembelajaran selama penulis menempuh

kuliah dari awal hingga akhir dan yang telah membantu mempermudah dalam

urusan berkas-berkas.

5. Keluarga penulis tercinta yang selalu memberikan semangat dan dukungan

selama proses penyusunan skripsi.

6. Teman-teman kelompok skripsi: Donny Suparto, Yolanda Tyas Prameswari,

dan Catharina Rency yang telah banyak memberikan pembelajaran selama

proses penelitian berlangsung.

7. Vonny Dewi Lestari Putra yang selalu memberikan semangat dan dukungan

doa dari awal hingga akhir.


viii

8. Marianno William Jefferson Sili yang selalu menemani penulis dalam proses

penyusunan skripsi.

9. Fenny Marisza Sihaloho dan Kenny Kowira yang telah banyak membantu

dan memberi dukungan kepada penulis.

10. Teman-teman FSM C 2013, FST A 2013 dan seluruh angkatan 2013 yang

telah berbagi pengalaman, canda tawa, dan suka duka selama berada di

Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma.

11. Seluruh pihak yang tidak dapat penulis ucapkan namanya satu per satu yang

telah mendukung penulis selama proses penyusunan skripsi.

Akhir kata, penulis menyadari bahwa skripsi ini masih sangat jauh dari

kesempurnaan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran

yang membangun dalam perbaikan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat

memberikan manfaat bagi setiap pembacanya. Terima kasih.

Penulis


ix

DAFTAR ISI

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

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................ii

HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................iii

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

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

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI..............................vi

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

DAFTAR ISI .......................................................................................................ix

DAFTAR TABEL ...............................................................................................xi

DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................xii

DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................xiii

ABSTRAK ..........................................................................................................xiv

ABSTRACT ..........................................................................................................xv

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

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

Bahan ..............................................................................................................2

Instrumentasi ..................................................................................................2

Metode ............................................................................................................2

Preparasi ligan LC20 .................................................................................2

Penambatan molekul ligan LC20...............................................................2

Konversi .mol2 menjadi .pdb.....................................................................2

Penyesuaian koordinat atom ligan .............................................................3

Perhitungan RMSD dan visualisasi ...........................................................3

Analisis statistik .........................................................................................3

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

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


x

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

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

BIOGRAFI PENULIS ........................................................................................18


xi

DAFTAR TABEL

Tabel I. Nilai Median dan Pose Setiap Klaster ...................................... 5


xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Struktur 2D dan 3D REF.pdb dengan koordinat yang telah

disesuaikan dengan ligand_0ZD306_0.pdb .............................. 4

Gambar 2. Histogram seribu pose yang dikelompokkan menjadi delapan

klaster ........................................................................................ 5

Gambar 3. Pose ikatan REF (a), K4 (b), K5 (c), K6 (d), K7 (e), dan K8

(f) dengan residu pada kantung ikatan MMP-9 ........................ 6


xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Script untuk melakukan preparasi ligan LC20 ......................... 11

Lampiran 2. Konfigurasi PLANTS (plants.config) ....................................... 12

Lampiran 3. Script untuk melakukan penambatan ulang ligan LC20 ........... 13

Lampiran 4. Script untuk menentukan 1000 pose terbaik ............................. 14

Lampiran 5. Script untuk mengubah 1000 pose terbaik format .mol2

menjadi format .pdb .................................................................. 15

Lampiran 6. Script untuk menghitung nilai RMSD 1000 pose terbaik ......... 16

Lampiran 7. Lampiran data statistik one sample t-test hasil 1000 RMSD .... 17


xiv

ABSTRAK

Diabetic foor ulcer (DFU) merupakan luka tebal di bawah pergelangan

kaki hingga menembus melalui dermis. Jika dibandingkan dengan neuropati,

komplikasi mikrovaskuler, dan komplikasi lain, DFU menjadi komplikasi utama

pada penderita diabetes. Pada penderita DFU, matriks metalloproteinase 9 (MMP-

9) diekspresikan secara berlebih. Kadar matriks metalloproteinase yang tinggi

pada DFU dapat menghambat proses penyembuhan luka. Ligan LC20 dalam

struktur kristal 4HMA merupakan senyawa karboksilat bifungsional yang dapat

bertindak sebagai inhibitor MMP-9. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi

struktur kristal 4HMA sebagai target virtual dalam penapisan virtual berbasis

struktur. Ligan LC20 dipreparasi menggunakan SPORES 1.3, kemudian

ditambatkan pada kantung ikatan MMP-9 menggunakan PLANTS 1.2 dengan

konfigurasi yang dikembangkan oleh Anita et al. (2012). Penambatan dilakukan

sebanyak 1000 replikasi dengan lima iterasi. Keberhasilan penambatan ulang

diketahui melalui nilai root mean square distance (RMSD) yang tidak lebih besar

daripada 2,0 Å. Data RMSD untuk 1000 pose diuji statistik dengan metode one

sample t-test untuk mengetahui nilai RMSD yang seharusnya tidak lebih besar

daripada 2,0 Å. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa struktur kristal 4HMA

tidak sesuai sebagai target virtual dalam penapisan virtual berbasis struktur

menggunakan metode PLANTS sebagai docking software dan konfigurasi yang

dikembangkan oleh Anita et al. (2012) karena nilai RMSD 1000 pose lebih besar

daripada 2,0 Å.

Kata Kunci: 4HMA; diabetic foot ulcer; LC20; MMP-9; PVBS


xv

ABSTRACT

Diabetic foot ulcer (DFU) is defined as a full-thickness lesion below the

ankle and a wound penetrating through the dermis. Compared to neuropathy,

microvascular complication, and other complications, DFU becomes the main

complication in diabetic patient. In DFU’s patients, matrix metalloproteinase 9 is

highly expressed, therefore its high level can delay the wound healing process.

LC20 ligand in the 4HMA crystal structure is a bi-functional carboxylate that is

known able to act as MMP-9 inhibitor. The aim of this study was to evaluate the

4HMA crystal structure as a virtual target in structure based virtual screening.

LC20 ligand were prepared and docked using SPORES 1.3 and PLANTS 1.2,

respectively utilizing configuration developed by Anita et al. (2012). The docking

was run in 1000 replications with five iterations. The successful control docking is

indicated by the root mean square distance (RMSD) value that should not be

greater than 2,0 Å. The RMSD data was statistically tested using one sample t-test

to determine the RMSD should not be greater than 2,0 Å. The result showed that

the 4HMA crystal structure is unsuitable used as the virtual target in structure

based virtual screening employing PLANTS as a docking software and

configuration developed by Anita et al. (2012) because the RMSD value is greater

than 2,0 Å.

Keywords: 4HMA; diabetic foot ulcer; LC20; MMP-9; PVBS


1

PENDAHULUAN

Diabetes merupakan sekelompok penyakit metabolik yang ditandai dengan

hiperglikemia akibat kecacatan pada sekresi insulin, kinerja insulin, atau keduanya

(American Diabetes Association, 2013). Sebanyak 60% populasi dunia yang menderita

diabetes berasal dari Benua Asia (Ramachandran et al., 2012), dan di Indonesia sendiri

diperkirakan penderita diabetes menjadi 14,1 juta jiwa pada tahun 2035 dari 8,5 juta jiwa

pada tahun 2013 (Guariguata et al., 2014). Diabetic foor ulcer (DFU) merupakan luka

tebal di bawah pergelangan kaki hingga menembus melalui dermis (Schaper, 2004). Jika

dibandingkan dengan neuropati, komplikasi mikrovaskuler, dan komplikasi lain, DFU

menjadi komplikasi utama pada penderita diabetes (Yusuf et al., 2016). DFU juga menjadi

sumber utama morbiditas dan menjadi faktor risiko amputasi yang signifikan bagi

penderita diabetes (Zimny et al., 2004).

Gangguan ekspresi dan aktivasi matriks metalloproteinase (MMP) menjadi salah

satu penemuan penting pada diabetes. MMP merupakan sekelompok enzim yang berperan

dalam degradasi matriks ekstraseluler (McLennan et al., 2008). DFU menjadi sulit

disembuhkan karena tingginya kadar sitokin pro-inflamasi pada luka, yang mengakibatkan

kadar MMP meningkat (Lobmann et al., 2006). Kadar MMP yang tinggi pada penderita

DFU dapat menghambat proses penyembuhan luka tersebut (Muller et al., 2008), dengan

mendegradasi material matriks ekstraseluler secara tidak terkendali (Sam and Krishnan,

2015).

Struktur kristal 4HMA mengandung senyawa karboksilat bifungsional N,N'-bis(2-

[(biphenyl-4ylsulfonyl)[(2R)-1-hydroxyl-3-methyl-1-oxobutan-2-yl]-amino]ethyl)benzene-

1,3-dicarboxamide (ligand_0ZD306_0 atau ligan LC20) yang dikristalkan dalam MMP-9

(Antoni et al., 2013). Senyawa karboksilat diketahui dapat bertindak sebagai inhibitor

MMP-9 karena memiliki zinc binding group (ZBG) (Kontogiorgis et al., 2005). Penelitian

ini bertujuan untuk mensimulasikan penambatan ligan LC20 pada kantung ikatan MMP-9

untuk mengetahui nilai root mean square distance (RMSD) sehingga dapat ditentukan

validitas struktur kristal 4HMA sebagai target virtual dalam penapisan virtual berbasis

struktur (PVBS).


2

METODE PENELITIAN

Bahan

Konfigurasi PLANTS yang dikembangkan oleh Anita et al. (2012). Struktur

kristal MMP-9 dengan kode 4HMA (diambil dari RCSB PDB). Perangkat lunak SPORES

1.3 (ten Brink and Exner, 2009), PLANTS 1.2 (Korb et al., 2006), PyMOL 1.8.4, Open

Babel 2.4.0, dan R statistical software 3.3.0.

Instrumentasi

Server Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma (alamat IP 103.247.10.66

(pharcomp.web.id)) dan HP ProBook 4420s dengan spesifikasi: Intel Core i3 M350 @2,27

GHz, RAM 2,00 GB, 32-bit Operating System, Linux Ubuntu 16.04 LTS.

Metode

Preparasi ligan LC20

Berdasarkan inspeksi visual struktur kristal 4HMA menggunakan PyMOL

1.8.4, diambil rantai A dari dua rantai yang ada dengan perintah “grep” pada Linux

Ubuntu 16.04 LTS. Ligan dan protein dipreparasi menggunakan SPORES 1.3

dengan luaran ligand.mol2 dan protein.mol2. Kemudian ligand.mol2 diubah

menjadi ligand_input.smi dan dilakukan gen3d menggunakan Open Babel 2.4.0.

Hasil luaran tersebut di-reprot menggunakan SPORES 1.3 menghasilkan ligan

yang siap ditambatkan.

Penambatan molekul ligan LC20

Ligan ditambatkan pada kantung ikatan MMP-9 menggunakan PLANTS

1.2 melalui server dengan mengacu pada konfigurasi yang dikembangkan oleh

Anita et al. (2012). Setiap satu kali replikasi (1 run) dilakukan lima kali iterasi

penambatan. Luaran yang dihasilkan adalah lima pose berupa skor ChemPLP, satu

pose dengan skor ChemPLP terkecil diambil. Seribu kali run dilakukan dengan

lima kali iterasi sehingga didapatkan data seribu pose terbaik dari setiap run.

Konversi .mol2 menjadi .pdb

Hasil seribu pose terbaik dalam bentuk file.mol2 dari setiap run diubah

menjadi file.pdb (atom hidrogen dihilangkan) dengan menggunakan Open Babel

2.4.0.


3

Penyesuaian koordinat atom ligan

Ligan yang digunakan untuk penambatan dan ligand.mol2 hasil luaran

SPORES 1.3 diubah terlebih dahulu menjadi ligand_1.pdb dan ligand.pdb (atom

hidrogen dihilangkan) dengan menggunakan Open Babel 2.4.0. Kemudian

koordinat masing-masing atom pada ligand_1.pdb disesuaikan dengan koordinat

setiap atom pada ligand.pdb. Nama ligand_1.pdb diubah menjadi ref.pdb.

Perhitungan nilai RMSD dan visualisasi

Nilai RMSD 1000 pose terbaik dihitung menggunakan PyMOL 1.8.4.

Perhitungan nilai RMSD dilakukan antara ref.pdb dengan seribu pose terbaik .pdb.

Hasil nilai RMSD dikelompokkan menjadi beberapa klaster dan kemudian

ditentukan median setiap klasternya untuk dilakukan visualisasi pose ikatan antara

ligan dan kantung ikatan MMP-9 menggunakan PyMOL 1.8.4.

Analisis statistik

Data nilai RMSD untuk 1000 pose terbaik diuji secara statistik dengan

metode one sample t-test untuk mengetahui hasil nilai RMSD yang seharusnya

tidak lebih besar daripada 2,0 Å menggunakan R statistical software 3.3.0.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Penelitian ini bertujuan untuk menentukan validitas struktur kristal 4HMA

sebagai target virtual enzim MMP-9 pada penapisan virtual berbasis struktur. Berdasarkan

inspeksi visual struktur kristal 4HMA dengan menggunakan PyMOL 1.8.4, terdapat dua

rantai enzim matriks metalloproteinase, yaitu rantai A dan rantai B. Rantai yang diambil

adalah rantai A karena pada rantai ini terdapat ligan LC20. Rantai A dipisahkan dengan

rantai B menggunakan perintah grep pada Linux Ubuntu 16.04 LTS dan selanjutnya

dipreparasi menggunakan SPORES 1.3 dengan hasil luaran ligand_0ZD306_0.mol2

(LC20) dan protein.mol2. Kemudian ligand_0ZD306_0.mol2 diubah menjadi

ligand_input.smi dan dilakukan gen3d dengan menggunakan Open Babel 2.4.0 sehingga

didapatkan ligand_input_babel.mol2. Mode reprot dilakukan terhadap luaran tersebut

dengan menggunakan SPORES 1.3 untuk menghasilkan ligand_input.mol2 yang siap

ditambatkan pada kantung ikatan MMP-9.


4

Konfigurasi PLANTS yang dikembangkan oleh Anita et al. (2012) digunakan

sebagai acuan untuk melakukan penambatan antara ligand_input.mol2 dengan kantung

ikatan MMP-9 (protein.mol2) menggunakan PLANTS 1.2. Penambatan dilakukan

sebanyak 1000 replikasi dengan lima kali iterasi. Setiap iterasi dalam satu kali replikasi

menghasilkan skor ChemPLP terkecil. ChemPLP merupakan fungsi penilaian dari

PLANTS 1.2. Skor ChemPLP terkecil di antara lima iterasi dalam satu kali replikasi

diambil sebagai pose penambatan terbaik sehingga akan didapatkan sebanyak 1000 pose

terbaik. Seribu pose dalam bentuk .mol2 tersebut diubah ke dalam bentuk .pdb (atom

hidrogen dihilangkan) dengan menggunakan Open Babel 2.4.0 untuk kemudian digunakan

dalam perhitungan nilai RMSD.

Koordinat atom pada ligand_input.mol2 perlu disesuaikan dahulu dengan

koordinat atom pada ligand_0ZD306_0.mol2. Sebelum koordinat atom disesuaikan,

ligand_input.mol2 dan ligand_0ZD306_0.mol2 diubah ke dalam bentuk .pdb (atom

hidrogen dihilangkan) dengan menggunakan Open Babel 2.4.0. Penyesuaian koordinat

atom dilakukan supaya ligand_input.pdb memiliki koordinat atom yang sama dengan

ligand_0ZD306_0.pdb sehingga dapat dijadikan sebagai pembanding terhadap 1000 pose

penambatan terbaik untuk menentukan nilai RMSD masing-masing pose penambatan.

Ligan yang telah disesuaikan koordinat atomnya diberi nama REF.pdb (Gambar 1).

Gambar 1. Struktur 2D dan 3D REF.pdb dengan koordinat yang telah

disesuaikan dengan ligand_0ZD306_0.pdb


5

Perhitungan nilai RMSD 1000 pose terbaik dilakukan antara REF.pdb dengan

1000 pose terbaik .pdb dengan menggunakan PyMOL 1.8.4. Nilai RMSD yang dihasilkan

adalah pada rentang 6,679 Å (paling rendah) sampai dengan 14,633 Å (paling tinggi).

Persebaran nilai RMSD dibagi menjadi delapan klaster dan dapat dilihat dalam bentuk

histogram pada Gambar 2. Klaster-klaster tersebut dibagi berdasarkan cluster_rmsd pada

konfigurasi PLANTS, yaitu 2,0. Nilai median setiap klaster ditentukan untuk memperoleh

data representatif dari setiap klaster yang akan digunakan untuk visualisasi pose antara

ligan dengan residu pada kantung ikatan MMP-9. Tabel I menunjukkan nilai median dan

pose dari setiap klaster.

Gambar 2. Histogram seribu pose yang dikelompokkan menjadi delapan klaster

Tabel I. Nilai Median dan Pose Setiap Klaster

No Median Pose ke- RMSD

(Å)

1 K1 - -

2 K2 - -

3 K3 - -

4 K4 741 7,528

5 K5 875 9,355

6 K6 285 11,764

7 K7 256 12,812

8 K8 928 14,096

Visualisasi setiap pose ligan dilakukan untuk menggambarkan interaksi ikatan

antara ligan LC20 dengan residu yang terdapat pada kantung ikatan MMP-9. Terdapat

enam pose penambatan yang divisualisasikan, yaitu pose ligan REF (Gambar 3.a), K4

(Gambar 3.b), K5 (Gambar 3.c), K6 (Gambar 3.d), K7 (Gambar 3.e), dan K8 (Gambar 3.f).

0 0 0 835

218

724

15

0

100

200

300

400

500

600

700

800

(K1)0 - 2,0

(K2)2,0 - 4,0

(K3)4,0 - 6,0

(K4)6,0 - 8,0

(K5)8,0 - 10,0

(K6)10,0 - 12,0

(K7)12,0 - 14,0

(K8)14,0 - 16,0

Jum

lah

Po

se

Klaster RMSD (Å)


6

Ligan LC20 ditunjukkan oleh struktur mode stick yang berwarna biru muda dan residu

yang berikatan dengan ligan LC20 ditunjukkan oleh struktur mode stick yang berwarna

hijau, interaksi antara ligan dan residu ditunjukkan oleh garis putus-putus berwarna hitam.

K1, K2, dan K3 tidak divisualisasikan karena tidak terdapat pose pada rentang nilai RMSD

dalam klaster tersebut.

Gambar 3. Pose ikatan REF (a), K4 (b), K5 (c), K6 (d), K7 (e), dan K8 (f)

dengan residu pada kantung ikatan MMP-9

Berdasarkan inspeksi visual antara REF dengan residu pada kantung ikatan MMP-

9, terdapat tiga ikatan hidrogen dan satu ikatan ionik Zn2+–O yang diduga menjadi ikatan

penting. Ikatan hidrogen pertama dan kedua terjadi antara atom hidrogen pada gugus

sulfonamida dengan Leu188 dan Ala189. Ikatan hidrogen ketiga terjadi antara atom

hidrogen pada gugus karboksilat dengan Gln227. Ikatan ionik Zn2+–O terjadi antara atom

oksigen pada gugus karboksilat dengan Zn2+ pada kantung ikatan MMP-9. Ikatan hidrogen


7

dapat terjadi jika jarak antara donor-akseptor tidak lebih dari 3,5 Å (Shahbazi, 2015),

sedangkan ikatan ionik Zn2+–O dapat terjadi jika jarak yang dihasilkan lebih kurang 2,005

Å (Evarestov, 2015). K4, K5, K6, K7, dan K8 tidak memiliki ikatan hidrogen karena jarak

yang dihasilkan antara donor-akseptor melebihi 3,5 Å, namun pada K8 terjadi ikatan ionik

Zn2+–O.

Suatu ligan dapat diterima dalam protokol PVBS apabila ligan tersebut mampu

menghasilkan mode ikatan yang reliabel dengan protein (Verdonk et al., 2004) dan

memiliki nilai RMSD tidak lebih dari 2,0 Å (Marcou and Rognan, 2007). Nilai RMSD

untuk 1000 pose terbaik diuji secara statistik dengan metode one sample t-test

menggunakan R statistical software 3.3.0 untuk mengetahui nilai RMSD yang seharusnya

tidak lebih besar daripada 2,0 Å. Uji statistik one sample t-test memberikan hasil nilai p-

value sama dengan 2,2 x 10-16 (p-value < 0,05). Berdasarkan hasil uji statistik one sample t-

test, struktur kristal 4HMA tidak sesuai sebagai target virtual dalam PVBS dengan

menggunakan PLANTS sebagai docking software dan konfigurasi yang dikembangkan

oleh Anita et al. (2012) karena nilai RMSD 1000 pose terbaik lebih besar daripada 2,0 Å.

KESIMPULAN

Evaluasi struktur kristal 4HMA sebagai target virtual MMP-9 menggunakan

konfigurasi PLANTS yang dikembangkan oleh Anita et al. (2012) menghasilkan nilai

RMSD 1000 pose terbaik lebih besar daripada 2,0 Å dan bahwa lebih dari 50% pose

menunjukkan ligan berada di luar target molekul sehingga menjadi fleksibel serta

perhitungan RMSD dengan ko-kristal ligan menjadi tidak relevan. Oleh karena itu

berdasarkan metode PLANTS sebagai docking software dan konfigurasi yang

dikembangkan oleh Anita et al. (2012), struktur kristal 4HMA tidak sesuai sebagai target

virtual dalam penapisan virtual berbasis struktur. Saran dari penelitian ini adalah perlu

dilakukan pengembangan konfigurasi PLANTS yang sebelumnya telah dikembangkan oleh

Anita et al. (2012).


8

DAFTAR PUSTAKA

American Diabetes Association, 2013. Diagnosis and classification of diabetes mellitus.

Diabetes Care, 36 (Suppl.1), 67 – 74.

Anita, Y., Radifar, M., Kardono, L.B., Hanafi, M., and Istyastono, E.P., 2012. Hypothesis

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., Cassar-Lajeunesse, E., Nuti, E.,

Rossello, A., Dive, V., and Stura, E.A., 2013. Crystallization of bi-functional

ligand protein complexes. Journal of Structural Biology, 182 (3), 246 – 254.

Evarestov, R.A., 2015. Theoretical Modeling of Inorganic Nanostructure – Symmetry and

ab-initio Calculations of Nanolayers, Nanotubes and Nanowires. London:

Springer.

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

2014. Global estimates of diabetes prevalence for 2013 and projections for 2035.

Diabetes Research and Clinical Practice, 103 (2), 137 – 149.

Korb, O., Stützle, T., Exner, T.E., 2006. PLANTS: Application of Ant Colony

Optimization to Structure-Based Drug Design. Journal of Chemical Information

and Modeling, 4150 (22), 247 – 258.

Lobmann, R., Zemlin, C., Motzkau, M., Reschke, K., and Lehnert, H., 2006. Expression of

matrix metalloproteinases and growth factors in diabetic foot wounds treated with

a protease absorbent dressing. Journal of Diabetes and Its Complications, 20 (5),

329 – 335.

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.

McLennan, S. V., Min, D., and Yue, D.K., 2008. Matrix metalloproteinases and their roles

in poor wound healing in diabetes. Wound Practice & Research, 16 (3), 116–121.

Muller, M., Trocme, C., Lardy, B., Morel, F., Halimi, S., and Benhamou, P.Y., 2008.

Matrix metalloproteinases and diabetic foot ulcers: the ratio of MMP-1 to TIMP-1

is a predictor of wound healing. Diabetic Medicine, 25 (4), 419 – 426.

Ramachandran, A., Snehalatha, C., Shetty, A.S., and Nanditha, A., 2012. Trends in

prevalence of diabetes in Asian countries. World Journal of Diabetes, 3 (6), 110 –

117.

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

disease. Journal of Biomedical and Pharmaceutical Research, 4 (3), 56 – 65.

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 Reviews, 20 (Suppl. 1), 90–95.

Shahbazi, Z., 2015.Mechanical Model of Hydrogen Bonds in Protein Molecules. American

Journal of Mechanical Engineering, 3 (2), 47 – 54.

ten Brink, T., and Exner, T.E., 2009. Influence of Protonation, Tautomeric, and

Stereoisomeric States on Protein–Ligand Docking Results. Journal of Chemical

Information and Modeling, 49, 1535 – 1546.

Verdonk, M.L., Berdini, V., Hartshorn, M.J., Mooij, W.T.M., Murray, C.W., Taylor, R.D.,

Watson, P., 2004. Virtual Screening Using Protein–Ligand Docking: Avoiding

Artificial Enrichment. Journal of Chemical Information and Modeling, 44 (3),

793-806.


9

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

Nakatani, 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),

1–10.

Zimny, S., Schatz, H., and Pfohl, M., 2004. The effects of ulcer size on the wound radius

reductions and healing times in neuropathic diabetic foot ulcers. Experimental and

Clinical Endocrinology and Diabetes, 112 (4), 191 – 194.


10

LAMPIRAN


11

Lampiran 1. Script untuk melakukan preparasi ligan LC20

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

> gunzip 4HMA.pdb.gz

> grep " A " 4HMA.pdb > 4HMAA.pdb

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

4HMAA.pdb

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

ligand_0ZD306_0.mol2 5 protein.mol2

> cp

/home/enade/program/master_ER/Bioinformation_Anita201

2_ER-ANT/validated/WAT/VS/plants.config .

> grep -Ev bindingsite_ plants.config | grep -Ev water

> plants.config2

> cat plants.config2 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. Konfigurasi PLANTS (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 2.0

# binding site definition

bindingsite_center 11.7363 24.5261 -7.36469

bindingsite_radius 16.0101


13

Lampiran 3. Script untuk melakukan penambatan ulang ligan LC20

#!/bin/sh

mkdir /home/nyomanindra/cobacoba/newdock100

cd /home/nyomanindra/cobacoba/newdock100/

for i in $(seq 1 100);

do

mkdir /home/nyomanindra/cobacoba/newdock100/rep_$i

cd /home/nyomanindra/cobacoba/newdock100/rep_$i/

for j in $(seq 1 5);

do

mkdir dock_$j

cd dock_$j/

cp /home/nyomanindra/cobacoba/plants.config .

cp /home/nyomanindra/cobacoba/protein.mol2 .

cp

/home/nyomanindra/cobacoba/ligand_input.mol2 .

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

screen plants.config

rm plants_mod.config protein.mol2

ligand_input.mol2

cd ../

done

cd ../../

done

tar -czvf seratus.tar.gz newdock100

rm -rf newdock100


14

Lampiran 4. Script untuk menentukan 1000 pose terbaik

> for j in $(seq 1 1000);

do

for i in $(seq 1 5);

do

echo "`cat

/home/nyomanindra/cobacoba/best/SERIBU/rep_$j/

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

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

-1 | awk -F, '{print $12}';

done > best_1000.lst


15

Lampiran 5. Script untuk mengubah 1000 pose terbaik format .mol2 menjadi

format .pdb

> best_1000=($(cat best_1000.lst))

> n=${#best_1000[@]}

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

do

echo

"cp/home/nyomanindra/cobacoba/best/SERIBU/rep_$[j+

1]/

dock_${best_1000[$j]}/results/4HMAA_ligand_0_entry

_00001_ conf_01.mol2 rep_$

[j+1].${best_1000[$j]}.mol2";

done > copy1000.sh

> chmod u+x copy1000.sh

> ./copy1000.sh

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


16

Lampiran 6. Script untuk menghitung nilai RMSD 1000 pose terbaik

> mkdir rmsd.pilot

> cd rmsd.pilot

> ls ../pdb | grep rep | 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 ../pdb/$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


17

Lampiran 7. Lampiran data statistik one sample t-test hasil 1000 RMSD

> data=read.csv(“hasil.csv”, header=FALSE)

> t.test(data, mu=2, alt="greater")

One Sample t-test

data: data

t = 296.38, df = 999, p-value < 2.2e-16

alternative hypothesis: true mean is greater than 2

95 percent confidence interval:

12.39662 Inf

sample estimates:

mean of x

12.45469


18

BIOGRAFI PENULIS

FX Nyoman Indra Putra Nugraha lahir di

Denpasar pada tanggal 3 Desember 1995. Riwayat

pendidikan formal yang telah ditempuh oleh penulis

adalah TK Katolik Santo Yoseph, Denpasar (2000-

2001), SD Katolik Santo Yoseph II, Denpasar (2001-

2007), Seminari Menengah Roh Kudus, Tuka – Bali

(2007-2010), SMA Katolik Santo Yoseph, Denpasar

(2010-2013). Setamat dari pendidikan SMA, penulis

melanjutkan pendidikan ke jenjang yang lebih tinggi

di Fakultas Farmasi Sanata Dharma Yogyakarta. Selama menjalani perkuliahan,

penulis pernah aktif dalam beberapa kegiatan kepanitiaan dan sebagai asisten

praktikum Kimia Dasar (2016).


EVALUASI STRUKTUR KRISTAL 4HMA SEBAGAI TARGET … filefx nyoman indra putra nugraha nim: 138114119...

Documents

Transcript of EVALUASI STRUKTUR KRISTAL 4HMA SEBAGAI TARGET … filefx nyoman indra putra nugraha nim: 138114119...