UJI IN SILICO SENYAWA PRIMAQUINE SEBAGAI LIGAN PADA...

UJI IN SILICO SENYAWA PRIMAQUINE SEBAGAI LIGAN PADA

RESEPTOR ESTROGEN ALFA

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S.Farm.)

Program Studi Farmasi

Oleh:

Lucius Evodius Bardata

NIM: 138114097

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: 138114097

FAKULTAS FARMASI


YOGYAKARTA

2017


ii


iii


iv

HALAMAN PERSEMBAHAN

Saya persembahkan Skripsi ini untuk

Tuhan Yesus Kristus dan Bunda Maria serta St. Yudas Tadeus dan semua Orang

Kudus yang selalu mendengar setiap doa saya, dalam suka dan duka

Bapa dan Mama yang selalu menyebut nama saya dalam setiap doanya

Dan

Almamater tercinta, Universitas Sanata Dharma

Life is and Will Never Remain an Equation Incapable of Solution, But

it Contains Certain Known Factors

-Nikola Tesla


v


vi


vii

PRAKATA

Puji syukur dan terima kasih kepada Tuhan Yang Maha Esa untuk segala

berkat serta rahmat penyertaan sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi

yang berjudul “UJI IN SILICO SENYAWA PRIMAQUINE SEBAGAI

LIGAN PADA RESEPTOR ESTROGEN ALFA” sebagai salah satu syarat

untuk mendapatkan gelar Sarjana Farmasi (S.Farm.) di Fakultas Farmasi

Universitas Sanata Dharma. Penyelesaian skripsi ini tentunya tidak lepas dari

bantuan berbagai pihak, oleh karena itu penulis hendak mengucapkan terima kasih

kepada:

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

atas segala arahan, masukan, kesabaran serta dukungan kepada penulis

dari awal hingga proses penyelesaian skripsi ini.

2. Bapak Maywan Hariono, Ph.D., Apt. selaku dosen penguji yang telah

memberikan banyak saran dan arahan kepada penulis dalam proses

penyelesaian skripsi ini.

3. Ibu Damiana Sapta Candrasari S.Si., M.Sc. selaku dosen penguji yang

telah memberikan banyak saran dan arahan kepada penulis dalam proses

penyelesaian skripsi ini.

4. Bapa dan Mama, Mbah Putri, Kakak Fr. Toto, Kakak Incik, Kakak Nenik,

Kakak Cecik, Kakak Jimmy, Kakak Yanto, Leony, Grace dan Natalia,

untuk segala dukungan dan doa selama proses penyelesaian skripsi ini.

5. Kak Felicia atas segala bimbingan, arahan dan dukungan kepada penulis

dalam proses penyelesaian skripsi ini.

6. Teman seperjuangan Fenny Marisza Sihaloho untuk segala kerjasama,

bantuan dan dukungan selama proses penyelesaian skripsi ini.

7. Pater Steven Mangga SVD, Mas Ugall Treble, Kak Ernus, Kak Oswal,

Kak Gusty, Kak Onoze, Fortun, Logi, Raffi, Agung, Inyo, Sara, Ucil,

Rency, Lala, Hovi, Ervin, Akhiles, Indra, Donny dan Chris untuk segala

dukungan selama proses penyelesaian skripsi ini.


viii

8. Teman-teman FSM C 2013, FKK B 2013 serta seluruh Thirteenity untuk

semua cerita kebersamaan kita selama di Fakultas Farmasi Universitas

Sanata Dharma.

Akhir kata penulis menyadari bahwa skripsi ini masih terdapat kekurangan

dan jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan masukkan serta

saran yang membangun dari semua pihak. Semoga skripsi ini memberikan

manfaat bagi pembaca.

Penulis


ix

DAFTAR ISI

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xii

ABSTRAK ....................................................................................................... xiii

ABSTRACT ..................................................................................................... xiv

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

METODE PENELITIAN ................................................................................. 3

Bahan ........................................................................................................ 3

Instrumentasi ............................................................................................. 3

Metode ...................................................................................................... 3

Pengunduhan struktur senyawa primaquine ...................................... 3

Preparasi senyawa primaquine secara molekuler .............................. 3

Penambatan molekuler senyawa primaquine ..................................... 3

Analisis hasil ...................................................................................... 4

Visualisasi pose primaquine .............................................................. 4

HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................................ 4

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

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

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

BIOGRAFI PENULIS ..................................................................................... 14


x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Struktur 2D Primaquine ................................................................... 2

Gambar 2. Analisis decision tree yang divisualisasikan ................................... 6

Gambar 3. Visualisasi pose primaquine pada reseptor estrogen alfa ................ 7


xi

DAFTAR TABEL

Tabel I. Nilai persen kesesuaian primaquine pada setiap jalur decision tree ...... 5


xii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Proposal skripsi ........................................................................... 11

Lampiran 2. Konfigurasi protokol penambatan PLANTS 1.2 ......................... 12

Lampiran 3. Shell script untuk analisis pasca penambatan ............................. 13


xiii

ABSTRAK

Kanker payudara merupakan salah satu jenis kanker yang sering

terdiagnosis pada wanita dan merupakan penyebab kematian kedua dalam kasus

kematian yang disebabkan oleh kanker. Perkembangan sel kanker payudara

ditandai dengan tingginya ekspresi reseptor estrogen alfa. Primaquine merupakan

obat antimalaria, digunakan sebagai agen eradikasi terhadap parasit Plasmodium

vivax dan Plasmodium ovale. Tujuan terapi baru dari sebuah obat atau drug

repurposing merupakan strategi baru dalam penemuan obat antikanker, yaitu

untuk mengidentifikasi obat non-antikanker yang memiliki aktivitas antikanker.

Penelitian ini bertujuan untuk menguji senyawa primaquine sebagai ligan pada

reseptor estrogen alfa secara in silico menurut protokol yang telah dikembangkan

oleh Setiawati et al. (2014) dan metode analisis pasca penambatan oleh Istyastono

(2015). Perangkat lunak penambatan yang digunakan adalah PLANTS 1.2 dan

analisis hasil menggunakan shell script yang mengacu decision tree, serta

visualisasi pose ikatan dibuat dengan PyMOL versi 1.8.4.

Hasil analisis menunjukan senyawa primaquine inaktif sebagai ligan dari

reseptor estrogen alfa. Selanjutnya dilakukan pengelompokan berdasarkan tujuh

jalur pada decision tree untuk mengetahui nilai persen kesesuaian primaquine

sebagai ligan reseptor estrogen alfa. Hasil pengelompokan menunjukkan persen

kesesuaian terbesar adalah 80% yang memenuhi aturan jalur ke enam decision

tree. Visualisasi pose primaquine menggunakan aplikasi PyMOL v1.8.4 dengan

replikasi ke 739, iterasi ke 1 dan skor chemPLP ≥-118,40.

Kata kunci: Reseptor estrogen alfa, drug repurposing, in silico, primaquine.


xiv

ABSTRACT

Breast cancer is the most prevalent case of cancers in female and also the

second highest cancer related mortality. The progress of breast cancer cells is

characterized by high expression of estrogen receptor alpha. Primaquine is used as

an antimalarial agent based on its ability to eradicate Plasmodium vivax and

Plasmodium ovale parasite. Drug repurposing refers to a reinvestigation of

existing drugs includes the anticancer drug for new therapeutic interventions. This

study aims to examine in silico on primaquine as a ligand of estrogen receptor

alpha according to protocols that have been developed by Setiawati et al. (2014)

and post-docking analysis developed by Istyastono (2015). The software used was

PLANTS 1.2 and the result was analysed using a shell script that refers to the

decision tree, and visualization using PyMOL 1.8.4.

The results showed that primaquine was inactive as a ligand of the

estrogen receptor alpha. Furthermore, the scoring is as cluster more based on

seven paths of the decision tree to determine the suitability value of primaquine as

a ligand. The results showed the largest suitability value was 80% which followed

the sixth path of the decision tree. Finally, the primaquine’s pose inside estrogen

receptor alpha binding pocket was visualized using PyMOL 1.8.4 at replication

739, iteration 1 and ChemPLP score was ≥-118,40.

Keywords: Estrogen receptor alpha, drug repurposing, in silico, primaquine.


1

PENDAHULUAN

Kanker adalah kelompok penyakit yang ditandai dengan pertumbuhan serta

penyebaran sel abnormal yang tidak terkontrol (American Cancer Society, 2016). Penyakit

kanker menempati posisi kedua penyebab kematian di dunia setelah penyakit

kardiovaskuler (Godjali et al., 2012). Kanker payudara merupakan salah satu jenis kanker

yang sering terdiagnosis pada wanita dan merupakan penyebab kematian kedua dalam

kasus kematian yang disebabkan oleh kanker (Mellatyar et al., 2016). Reseptor estrogen

alfa (RE-α) berperan dalam perkembangan payudara dan aktivasi signal pro-proliferasi

pada payudara normal dan payudara yang menderita kanker (Caldon, 2014).

Perkembangan sel kanker payudara ditandai dengan tingginya ekspresi reseptor estrogen

alfa (Hayashi et al., 2011). Dengan pendalaman yang benar mengenai penyebab kanker

payudara, target obat secara molekuler telah dikembangkan dan diujikan sebagai

pengobatan dan pencegahan terhadap kanker payudara (Hollander et al., 2013).

Drug repurposing merupakan suatu pendekatan untuk menemukan indikasi baru

dari obat yang telah ada ataupun kandidat obat dengan strategi melakukan suatu re-

investigasi terhadap senyawa obat untuk menemukan tujuan terapi baru, termasuk di

dalamnya obat-obat yang bukan antikanker menjadi obat antikanker (Lee and Kim, 2016).

Studi in silico sering diaplikasikan dalam desain penemuan obat berbasis struktur, diawali

dengan mengetahui struktur target molekuler misalnya target makromolekuler yang disebut

reseptor, kemudian mengidentifikasi ligan yang potensial terhadap struktur target

molekuler tersebut (Ferreira et al., 2015).

Pada tahun 2012, Anita et al. mengembangkan sebuah protokol penapisan virtual

berbasis struktur untuk mengidentifikasi senyawa yang berpotensi sebagai ligan pada

reseptor estrogen alfa dengan hasil nilai enrichment factor 1% (EF1%) sebesar 21,2. Nilai

EF1% merupakan persentase senyawa aktif (true positive) yang diidentifikasi saat pengecoh

yang teridentifikasi sebagai senyawa aktif (false positives) sejumlah 1% (Anita et al.,

2012). Parameter kualitas penapisan virtual secara obyektif diukur dengan nilai EF1% yang

menggambarkan kemampuan protokol pada validasi retrospektif memilah senyawa aktif

dari pengecoh (Istyastono, 2013). Dikembangkan sebuah perangkat lunak PyPLIF (Python-

based Protein-Ligand Interaction Fingerprinting) yang berguna untuk mengetahui

interaksi sidik jari antara protein dengan ligan (Radifar et al., 2013). PyPLIF melaksanakan

interaksi sidik jari dengan mengubah interaksi protein-ligan menjadi sekumpulan data bit

berdasarkan residu yang dipilih dan jenis interaksi. Dalam pengujiannya, validasi PyPLIF


2

menggunakan input protokol penambatan yang telah dikembangkan Anita et al. (2012) dan

nilai EF1% meningkat menjadi 53,84 (Radifar et al., 2013).

Laporan hasil penelitian Istyastono (2013) menunjukan bahwa telah dilakukan

penapisan virtual pada 7240 struktur molekul pada ZINC drug database (ZDD) dengan

target virtual dan konfigurasi hasil pengembangan dan validasi Anita et al. (2012) dan

Radifar et al. (2013), didapatkan 60 obat yang beredar di pasar dengan berbagai indikasi

sebagai ligan estrogen reseptor alfa. Pada 12 peringkat teratas ditemukan 8 obat yang

digunakan untuk terapi kanker payudara dan juga celecoxib yang telah diujikan ulang

secara in silico dan dikonfirmasi secara in vitro bahwa celecoxib memiliki aktivitas sebagai

ligan pada reseptor estrogen alfa dengan potensi serupa dengan tamoxifen, obat pilihan

untuk kanker payudara (Istyastono et al., 2015). Hal ini secara tidak langsung merupakan

validasi prospektif penggunaan protokol penapisan virtual yang dikembangkan Anita et al.

(2012) dan Radifar et al. (2013).Salah satu dari ke 60 senyawa yang mempunyai indikasi

sebagai ligan reseptor estrogen alfa tersebut adalah primaquine (Istyastono, 2013).

Primaquine (8-aminoquinoline) merupakan obat antimalaria, digunakan sebagai agen

eradikasi terhadap parasit Plasmodium vivax dan Plasmodium ovale (Fernando et al.,

2011).

Gambar 1. Struktur 2D primaquine.

Telah dikembangkan dan divalidasi sebuah protokol penapisan virtual berbasis

struktur (PVBS) untuk mengidentifikasi ligan dari reseptor estrogen alfa menggunakan

protokol penambatan PLANTS 1.2 (Setiawati et al., 2014), serta sebuah metode analisis

pasca penambatan untuk menentukan aktif tidaknya suatu ligan pada reseptor estrogen alfa

(Istyastono, 2015). Penelitian ini bertujuan untuk menguji senyawa primaquine sebagai

ligan pada reseptor estrogen alfa secara in silico menurut protokol yang telah

dikembangkan oleh Setiawati et al. (2014) dan metode analisis pasca penambatan oleh

Istyastono (2015), serta mengetahui secara atomik pose ikatan primaquine dalam kantung

reseptor estrogen alfa.


3

METODE PENELITIAN

Bahan

Konfigurasi protokol penambatan (Lampiran 2) yang telah dikembangkan dan

divalidasi oleh Setiawati et al. (2014). Struktur tiga dimensi primaquine (diunduh dari

zinc.docking.org dengan kode ZINC01530862). Perangkat lunak penambatan PLANTS 1.2

(Korb et al., 2009), PyPLIF (Radifar, et al., 2013) untuk identifikasi interaksi sidik jari

antara protein dan ligan, dan shell script yang mengacu decision tree untuk analisis pasca

penambatan (Lampiran 3), serta PyMol 1.8.4 untuk visualisasi pose ikatan primaquine

pada kantung ikatan reseptor estrogen alfa.

Instrumentasi

Server Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma dengan alamat IP

103.247.10.66 dengan sistem operasi Ubuntu 12.04 LTS, laptop ASUS Intel Celeron®

Dual-Core CPU N3050 @1.60 GHz, RAM 2.00 GB, 64-bit operating system, dan sistem

operasi Linux Ubuntu 16.04 LTS.

Metode

Pengunduhan struktur senyawa primaquine

Struktur primaquine diunduh dari zinc.docking.org dengan kode ZINC01530862

dan disimpan dengan format .mol2. Nama file diubah menjadi ligand.mol2.

Preparasi senyawa primaquine secara molekuler

Struktur primaquine yang telah diunduh dalam format .mol2, dipreparasi

menggunakan aplikasi SPORES dengan modul settypes (Setiawati et al., 2014). Luaran

dari preparasi ini berupa file ligand_spores.mol2 yang selanjutnya digunakan untuk

ditambatkan pada target virtual menggunakan PLANTS 1.2.

Penambatan molekuler senyawa primaquine

Luaran dari SPORES berupa file ligand_spores.mol2 ditambatkan menggunakan

aplikasi PLANTS 1.2 dengan konfigurasi protokol penambatan (Lampiran 2) yang telah

dikembangkan Setiawati et al. (2014). Pada setiap satu kali penambatan (1 run), dilakukan

tiga kali iterasi penambatan molekuler yang masing-masing menghasilkan 50 pose. Pada

setiap iterasi diambil salah satu pose terbaik dan dilakukan analisis IFP dengan PyPLIF.

Luaran dari setiap run adalah 3 pose berupa skor ChemPLP dan data bitstring PLIF yang

selanjutnya diambil salah satu pose dengan nilai ChemPLP terbaik (Setiawan and

Istyastono, 2015). Dilakukan seribu kali run, sehingga dapat diperoleh data seribu pose


4

terbaik untuk setiap replikasi yang dilakukan. Data seribu pose terbaik ini disimpan dengan

nama all_pyplif.csv.

Analisis hasil

Analisis hasil dilakukan menggunakan shell script (Lampiran 3) pada Linux

Ubuntu 12.04 LTS yang mengacu pada masing- masing jalur decision tree (Istyastono,

2015). Luaran hasil analisis akan menampilkan senyawa primaquine aktif sebagai ligan

yang ditunjukkan dengan angka 1 atau tidak aktif sebagai ligan yang ditunjukkan dengan

angka 0.

Visualisasi pose primaquine

Visualisasi pose primaquine pada reseptor estrogen alfa menggunakan perangkat

lunak PyMOL 1.8.4. Visualisasi dilakukan dengan memilih salah satu pose replikasi

sebagai perwakilan yang representatif dengan ketentuan memiliki persen kesesuaian

tertinggi sebagai ligan reseptor estrogen alfa.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Penelitian ini bertujuan untuk menguji senyawa primaquine sebagai ligan pada

reseptor estrogen alfa secara in silico menurut protokol yang telah dikembangkan dan

divalidasi oleh Setiawati et al. (2014) dan metode analisis pasca penambatan (Istyastono,

2015), serta mengetahui secara atomik pose ikatan primaquine pada reseptor estrogen alfa.

Pengembangan dan validasi pada protokol yang digunakan adalah dengan menambahkan

tiga simulasi independen untuk setiap penambatan, hasil dari validasi protokol penambatan

ini berupa skor ChemPLP yang digunakan untuk evaluasi kecocokan antara reseptor dan

ligan (Setiawati et al., 2014). Sedangkan untuk analisis pasca penambatan dilakukan

dengan menerapkan Recursive Partition and Regression Tree (RPART). Metode ini

menentukan apakah suatu senyawa berperan sebagai ligan atau sebagai senyawa pengecoh

yang didasarkan pada skor penambatan dan bitstring PLIF (Istyastono, 2015).

Hasil analisis berdasarkan decision tree (Istyastono, 2015) menunjukkan bahwa

dari seribu replikasi penambatan, senyawa primaquine inaktif sebagai ligan pada reseptor

estrogen alfa. Senyawa primaquine tidak berikatan dengan residu-residu yang berperan

penting dalam interaksi ligan-protein dalam kantung ikatan reseptor estrogen alfa sehingga

senyawa primaquine tidak dapat dideteksi sebagai ligan. Selanjutnya dilakukan

pengelompokan mengikuti aturan decision tree dimana terdapat tujuh jalur dengan syarat

skor ChemPLP dan bitstring penting. Pengelompokan dilakukan untuk mengetahui


5

perbandingan nilai persen kesesuaian primaquine sebagai ligan reseptor estrogen alfa

berdasarkan deskripsi aturan setiap jalur decision tree yang selanjutnya digunakan sebagai

visualisasi pose primaquine pada reseptor estrogen alfa. Nilai persen kesesuaian

didapatkan berdasarkan banyaknya deskripsi aturan yang terpenuhi dibagi jumlah seluruh

deskripsi aturan yang ada pada setiap jalur decision tree.

Tabel I. Nilai persen kesesuaian primaquine pada setiap jalur decision tree.

Jalur ke- Persen kesesuaian Frekuensi

Tertinggi Terendah Tertinggi Terendah

1 50% 0% 998 2

2 33% 33% 1000 -

3 50% 50% 1000 -

4 50% 25% 980 20

5 67% 50% 980 20

6 80% 80% 1000 -

7 63% 63% `1000 -

Hasil pengelompokan menunjukan bahwa nilai persen kesesuaian terendah

primaquine sebagai ligan reseptor estrogen alfa terdapat pada jalur ke dua yaitu dengan

nilai sebesar 33%, sedangkan nilai persen kesesuaian tertinggi terdapat pada jalur ke enam

dengan nilai sebesar 80%. Berdasarkan hasil analisis pengelompokan tersebut dipilih jalur

ke enam yang memiliki nilai persen kesesuaian tertinggi. Hasil analisis persen kesesuaian

pada jalur ke enam decision tree menunjukkan bahwa primaquine tidak berikatan hidrogen

dengan GLY420 dan ARG394, tidak berikatan hidrogen dengan GLY 521, berinteraksi

elektrostatik dengan ASP351 dan memiliki skor ChemPLP ≥ -118,40.


6

Gambar 3. Analisis decision tree yang divisualisasikan. Garis merah menunjukkan jalur keputusan

yang dipilih yaitu jalur ke enam berdasarkan persen kesesuaian tertinggi. Lingkaran

berwarna biru menunjukkan senyawa primaquine tidak memenuhi salah satu syarat

bitstring penting pada jalur ke enam decision tree.

Selanjutnya dari setiap pose replikasi yang memenuhi deskripsi aturan jalur ke

enam decision tree, diambil salah satu pose replikasi sebagai perwakilan yang

representatif dengan nilai ChemPLP terkecil untuk digunakan sebagai visualisasi pose

primaquine pada kantung ikatan reseptor estrogen alfa. Visualisasi pose primaquine

dilakukan dengan menggunakan pose replikasi ke 739 dan iterasi ke 1 yang memiliki skor

ChemPLP terkecil yaitu -85.5157. Hasil visualisasi menggambarkan interaksi primaquine

dengan residu asam amino yang terdapat dalam kantung ikatan reseptor estrogen alfa.


7

Gambar 2. Visualisasi pose primaquine pada reseptor estrogen alfa.

Pada visualisasi pose primaquine (Gambar 2), struktur senyawa primaquine

ditunjukkan oleh struktur berwarna kuning pada atom karbon. Interaksi elektrostatik terjadi

antara gugus amina yang terprotonasi pada primaquine dengan gugus karboksilat pada

residu asam aspartat yang ditunjukkan oleh garis putus-putus berwarna hitam. Rantai

utama ditampilkan dalam mode cartoon sementara residu dalam mode stick. Semua atom

hidrogen nonpolar disembunyikan sedangkan hidrogen polar ditampilkan. Lingkaran

merah pada Gambar 2, menunjukkan tidak adanya interaksi antara senyawa primaquine

dengan residu GLY521 sehingga primaquine inaktif sebagai ligan reseptor estrogen alfa.

Lingkaran merah tersebut menunjukkan primaquine tidak memenuhi salah satu aturan

bitstring penting dari deskripsi jalur ke enam decision tree.

KESIMPULAN

Senyawa primaquine tidak dapat dideteksi sebagai ligan aktif dari reseptor

estrogen alfa secara in silico berdasarkan protokol yang dikembangkan Setiawati et al.

(2014) dan analisis pasca penambatan oleh Istyastono (2015). Senyawa primaquine tidak

berikatan dengan residu-residu yang berperan penting dalam interaksi ligan-protein dalam

kantung ikatan reseptor estrogen alfa sehingga senyawa primaquine tidak dapat dideteksi

sebagai ligan. Saran dari penelitian ini adalah perlu dilakukan pengembangan atau

modifikasi lebih lanjut pada struktur primaquine terkait interaksi penting antara ligan-

protein.


8

DAFTAR PUSTAKA

American Cancer Society, 2016. Cancer Fact And Figures. American Cancer Society

Incorporation, 6-10.

Anita, Y., Radifar, M., Kardono, L., Hanafi, M., Istyastono, E.P., 2012. Structure-Based

Design of Eugenol Analogs as Potential Estrogen Receptor Antagonist.

Bioinformation, 8, 901-906.

Caldon, C.E., 2014. Estrogen Signaling And The DNA Damage Response In Hormone

Dependent Breast Cancers. Frontiers In Oncology, 4 (106), 1-6.

Fernando, D., Rodrigo, C., Rajapakse, S., 2011. Primaquine In Vivax Malaria: An Update

And Review On Management Issues. Malaria Journal, 10 (351), 1-4.

Ferreira, L.G., Santos, R.N., Oliva, G., Andricopulo, A.D., 2015. Molecular Docking And

Structure-Based Drug Design Strategies. Molecules, 20, 13384-13400.

Godjali, D.D., Pardamean B., Suzanna E., 2012. Pengembangan Sistem Registrasi Kanker

Di Indonesia. Indonesian Journal of Cancer, 6 (2), 61-62.

Hayashi, S.I., Eguchi, H., Tanimoto, K., Yoshida, T., Omoto, Y., Inoue, A., 2003. The

Expression And Function Of Estrogen Receptor α And β In Human Breast Cancer

And Its Clinical Application. Endocrine-Related Cancer, 10, 193-202.

Hollander, P.D., Savage, M.I., Brown, P.H., 2013. Targeted Therapy For Breast Cancer

Prevention. Departement of Clinical Cancer Prevention, 3 (250), 1-11.

Istyastono, E.P., 2013. Aplikasi Penapisan Virtual Pada ZINC Drug Database Guna

Penemuan Senyawa Antagonis Reseptor Estrogen α Baru: Laporan Hasil

Penelitian, Lembaga Penelitian dan Pengembangan Masyarakat, Universitas

Sanata Dharma, Yogyakarta.

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), 207-210.

Istyastono, E.P., Riswanto, F.D.O., and Yuliani, S.H., 2015. Computer-Aided Drug

Repurposing: A Cyclooxygenase-2 Inhibitor Celecoxib As A Ligand For Estrogen

Alpha , Indonesian Journal of Chemistry, 15 (3), 274 – 280.

Korb, O., Stützle, T., and Exner, T.E., 2009. Empirical Scoring Functions for Advanced

Protein-Ligand Docking with PLANTS. Journal of Chemical Information and

Modeling, 49, 84-96.


9

Lee, H.M., and Kim, Y., 2016. Drug Repurposing Is New Opportunity For Developing

Drugs Against Neuropsychiatric Disorders. Hindawi Publishing Corporation, 1-2.

Lill, M.A., and Danielson, M.L., 2010. Computer-aided Drug Design Platform Using

PyMOL. Journal of Computer-Aided Molecular Design, 25 (1), 13-19.

Mellatyar, H., Talaei, S., Koshki, K.N., Akbarzadeh, A., 2016. Targeting HSP90 Gene

Expression With 17-DMAG Nanoparticles In Breast Cancer Cells. Asian Pacific

Journal of Cancer Prevention, 17 (5), 2453-2457.

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

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

Setiawan F.F., Istyastono, E.P., 2015. Uji In Silico Senyawa 2,6-Dihidroksiantraquinon

Sebagai Ligan Pada Reseptor Estrogen Alfa. Jurnal Farmasi Sains dan

Komunitas, 12(2), 77-80.

Setiawati, A., Riswanto, F.D.O., Yuliani, S.H., Istyastono, E.P., 2014. Retrospective

Validation of A 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), 103-108.


10

LAMPIRAN


11

Lampiran 1. Proposal skripsi



Proposal Skripsi

Diajukan oleh:


NIM: 138114097

FAKULTAS FARMASI


YOGYAKARTA

2016


i

HALAMAN JUDUL



Proposal Skripsi

Diajukan oleh:


NIM: 138114097

FAKULTAS FARMASI


YOGYAKARTA

2016


ii


iii

DAFTAR ISI

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

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

DAFTAR ISI .................................................................................................. iii

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... v

DAFTAR TABEL .......................................................................................... vi

INTISARI ....................................................................................................... vii

BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................. 1

A. Latar Belakang ................................................................................... 1

B. Permasalahan...................................................................................... 2

C. Urgensi Penelitian .............................................................................. 3

D. Luaran Penelitian ............................................................................... 3

E. Manfaat Penelitian ............................................................................. 3

a. Manfaat teoretis ...................................................................... 3

b. Manfaat praktis....................................................................... 3

F. Tujuan Penelitian ............................................................................... 3

1. Tujuan umum ......................................................................... 3

2. Tujuan khusus ........................................................................ 3

BAB II. PENELAAHAN PUSTAKA............................................................ 4

A. Kanker Payudara ................................................................................ 4

B. Reseptor estrogen alfa ........................................................................ 4

C. Primaquine ......................................................................................... 5

D. Uji in silico ......................................................................................... 6

E. Molecular docking ............................................................................. 6

F. Protokol penelitian ............................................................................. 7

G. Landasan teori .................................................................................... 9

H. Hipotesis ............................................................................................. 10

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ..................................................... 11

A. Bahan.................................................................................................. 11

B. Alat ..................................................................................................... 11


iv

C. Prosedur penelitian ............................................................................. 11

D. Analisis hasil ...................................................................................... 12

JADWAL KEGIATAN .................................................................................. 13

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 14


v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Struktur Primaquine ..................................................................... 7

Gambar 2. Pohon keputusan RPART ............................................................ 10


vi

DAFTAR TABEL

Tabel I. Bitstring yang digunakan dalam pohon keputusan ........................... 10

Tabel II. Jadwal Kegiatan .............................................................................. 15


vii

INTISARI

Kanker payudara merupakan salah satu jenis kanker yang sering


kematian yang disebabkan oleh kanker. Reseptor estrogen alfa (RE-α) berperan

utama dalam ekspresi jaringan payudara dan rahim. Perkembangan sel kanker

payudara ditandai dengan tingginya ekspresi RE-α.

Primaquine merupakan obat antimalaria, digunakan sebagai agen

eradikasi terhadap parasit Plasmodium vivax dan Plasmodium ovale. Tujuan terapi

baru dari sebuah obat atau repurposing drug atau repositioning drug merupakan

strategi baru dalam penemuan obat anti kanker, artinya adanya perhatian untuk

mengidentifikasi obat non-anti kanker yang memiliki aktivitas antikanker.

Penelitian ini bertujuan untuk menguji senyawa primaquine sebagai ligan

pada reseptor estrogen alfa secara in silico menurut protokol yang telah

dikembangkan oleh Setiawati et al. (2014) dan metode analisis pasca penambatan

oleh Istyastono (2015). Perangkat lunak penambatan yang digunakan adalah

PLANTS 1.2 dan analisis hasil dilakukan dengan uji statistik menggunakan

aplikasi R versi 3.0.1 serta visualisasi pose ikatan dibuat dengan PyMol versi 1.2.

Kata kunci: Reseptor estrogen alfa, repurposing drug, repositioning

drug, in silico, primaquine.


1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Muncul dan tumbuhnya kanker merupakan hasil dari kerusakan sel

normal secara terus menerus, dimana terjadi perubahan fungsional gen yang

disebabkan oleh mutasi pada DNA. Hal ini menyebabkan perubahan ekspresi

protein sel normal (Chada and Ramesh, 2016). Penyakit kanker menempati posisi

kedua penyebab kematian di dunia setelah penyakit kardiovaskuler (Godjali et al.

2012). Kanker payudara merupakan salah satu jenis kanker yang sering


kematian yang disebabkan oleh kanker (Mellatyar et al. 2016). Menurut American

Cancer Society, pada tahun 2016 serangan kanker payudara terdiagnosis pada

246.660 wanita dan 2600 pria. Di Indonesia, berdasarkan hasil estimasi provider

deteksi dini kanker payudara pada tahun 2013, terdapat 61.682 kasus kanker

payudara. Dengan persentasi tiga tertinggi ditempati provinsi Jawa Tengah

dengan 11.511 kasus, Jawa Timur 9.688 kasus, dan Jawa Barat 6.701 kasus

(Kementerian Kesehatan Republik Indonesia, 2015).

Estrogen berperan penting dalam regulasi pertumbuhan dan diferensiasi

sel normal, terutama sel epitel payudara. Reseptor estrogen berperan dalam

memediasi efek dari hormon endogen (Debeb and Berihu, 2015). Terdapat dua

reseptor estrogen yaitu reseptor estrogen alfa (RE-α) dan beta (RE-β). Reseptor

estrogen alfa berperan utama dalam ekspresi jaringan payudara dan rahim

(Mandusic et al. 2011). Perkembangan sel kanker payudara ditandai dengan

tingginya ekspresi RE-α (Hayashi et al. 2011).

Primaquine digunakan sebagai agen eradikasi untuk parasit Plasmodium

vivax pada hati yang belum terdeteksi. Dengan pemberian dosis standar untuk tiap

harinya selama 14 hari (Burgoine et al. 2010; Pareek et al. 2015). Menurut

Stenvang et al. (2013), tujuan terapi baru dari sebuah obat atau repurposing drug

atau repositioning drug merupakan strategi baru dalam penemuan obat anti


2

kanker, artinya adanya perhatian untuk mengidentifikasi obat non-anti kanker

yang memiliki aktivitas antikanker.

Dengan pendalaman yang benar mengenai penyebab kanker payudara,

target obat secara molekuler telah dikembangkan dan diujikan sebagai pengobatan

dan pencegahan terhadap kanker payudara (Hollander et al. 2013). Gabungan

strategi komputasi dan eksperimental memiliki nilai yang besar terhadap

identifikasi dan pengembangan suatu senyawa obat baru. Pendekatan ini juga

memperkirakan energi bebas dari interaksi antara ligan dan reseptor dengan

mengevaluasi fenomena penting yang terlibat dalam proses interaksi antarmolekul

(Ferreira et al. 2015).

Studi in silico dilakukan untuk skrining suatu senyawa murni dimana

bergantung pada kompleksitas struktural, gugus fungsi dan modifikasinya serta

muatan dan interaksi yang terjadi (Venilla et al. 2014). Uji in silico mengenai

aktivitas primaquine pada reseptor estrogen alfa didasarkan pada penapisan virtual

berbasis struktur (PVBS). Telah dikembangkan protokol untuk mengidentifikasi

pose ikatan alfa mangostin di kantung ikatan reseptor estrogen alfa (Setiawati et

al. 2014) dan analisis pasca penambatan oleh Istyastono (2015). Pada penelitian

ini, pose primaquine pada kantung ikatan reseptor estrogen alfa diseleksi

menggunakan protokol Setiawati et al. (2014) dan analisis pasca penambatan oleh

Istyastono (2015).

B. Permasalahan

Sebelumnya telah dikembangkan protokol untuk mengidentifikasi pose

ikatan alfa mangostin di kantung ikatan reseptor estrogen alfa (Setiawati et al.

2014) dan analisis pasca penambatan oleh Istyastono (2015). Sejauh penelusuran

pustaka, dengan metode yang ada belum pernah dilakukan uji in silico senyawa

primaquine terhadap RE-α, oleh karena itu akan dilakukan uji in silico senyawa

primaquine sebagai ligan pada RE-α dengan menggunakan protokol yang

dikembangkan oleh Setiawati et al. (2014) dan analisis pasca penambatan oleh

Istyastono (2015).


3

C. Urgensi Penelitian

Penelitian ini penting untuk memberi informasi terkait uji in silico

senyawa primaquine terhadap RE-α untuk selanjutnya dapat dikembangkan dalam

pengobatan kanker payudara.

D. Luaran Penelitian

Luaran berupa naskah untuk publikasi tentang uji in silico senyawa

primaquine sebagai ligan terhadap reseptor estrogen alfa.

E. Manfaat Penelitian

1. Manfaat teoretis

Memberikan tambahan pengetahuan mengenai ikatan antara primaquine

dan reseptor estrogen alfa, serta kemampuan primaquine sebagai ligan

terhadap RE-α sehingga dapat dijadikan acuan untuk penelitian lebih

lanjut.

2. Manfaat praktis

Hasil penelitian ini diharapkan berguna untuk pengaplikasian dan

pengembangan protokol penambatan virtual sebagai penemuan obat baru.

F. Tujuan Penelitian

1. Tujuan umum

Tujuan umum penelitian ini adalah menguji senyawa primaquine sebagai

ligan pada reseptor estrogen alfa secara in silico menurut protokol yang

telah dikembangkan oleh Setiawati et al. (2014) dan metode analisis

pasca penambatan oleh Istyastono (2015).

2. Tujuan khusus

Mengetahui secara atomik pose ikatan primaquine dalam kantung RE-α

serta menguji protokol penambatan virtual yang telah dikembangkan oleh

Setiawati et al. (2014) dan metode analisis pasca penambatan oleh

Istyastono (2015) dalam mengenali primaquine sebagai ligan pada

kantung RE-α.


4

BAB II

PENELAAHAN PUSTAKA

A. Kanker payudara

Kanker adalah kelompok penyakit yang ditandai dengan pertumbuhan

serta penyebaran sel abnormal yang tidak terkontrol (American Cancer Society,

2016). Kanker payudara adalah tipe kanker epitel yang sering terjadi pada wanita

(Heo et al. 2016). Kanker payudara yang terjadi pada wanita yang membawa gen

mutasi pada Breast Cancer susceptibility gene 1 (BRCA1) dikategorikan sebagai

kanker payudara reseptor estrogen (RE) negatif; sementara mereka yang terjadi

mutasi pada gen BRCA2 biasanya dikategorikan kanker payudara reseptor

estrogen positif, mirip dengan kanker payudara sporadik (Rosen and Issacs, 2016).

Gejala kanker payudara sering tidak disadari atau dirasakan dengan jelas oleh

penderita, sehingga banyak penderita yang datang dalam keadaan stadium lanjut

(Firdaus et al. 2016). Estrogen dan reseptor estrogen merupakan faktor penting

dalam perkembangan kanker payudara, oleh karena itu telah ditemukan dan

dikembangkan obat-obat dengan reseptor estrogen sebagai target yang disebut

modulator selektif untuk reseptor estrogen (SERMs). Obat ini bekerja dengan

menghambat jalur sinyal estrogen pada wanita dengan kanker payudara

(Hollander et al. 2013).

B. Reseptor estrogen alfa

Estrogen dibutuhkan dalam pertumbuhan dan perkembangan jaringan

payudara, tetapi tingginya level estrogen merupakan faktor resiko utama penyebab

kanker payudara (Caldon, 2014). Terdapat dua cara dimana estrogen dapat

menunjang terjadinya kanker, yang pertama melalui efek proliferatif dimana

terjadi peningkatan serta akumulasi mutasi pada DNA dan divisi sel. Kedua,

terjadinya akumulasi akibat dari peningkatan senyawa intermediet hasil

metabolisme estrogen yang menyebabkan efek genotoksik pada sel (Mandusic et


5

al. 2011). Sebagian besar kasus kanker payudara bergantung pada signal yang

diterima oleh reseptor estrogen, maka strategi pengobatan sebagian besar

difokuskan dengan memblokir sinyal yang melewati reseptor estrogen (Chien et

al. 2016).

Reseptor estrogen merupakan salah satu reseptor intrasel yang terdiri dari

dua isoform yaitu reseptor estrogen alfa (RE-α) dan reseptor estrogen beta (RE-β),

dan merupakan G-protein coupled receptor (Ma and Gollahon, 2016). Reseptor

estrogen alfa berperan penting dalam regulasi dan ekspresi jaringan uterus dan

payudara (Mandusic et al. 2011). Reseptor estrogen alfa berperan penting dalam

perkembangan payudara dan aktivasi signal pro-proliferasi pada payudara normal

dan payudara yang menderita kanker (Caldon, 2014). Sedangkan reseptor estrogen

beta (RE-β) diduga berperan dalam sensitivitas dan resistensi hormonal. Belum

ada bukti ilmiah tentang ekspresi RE-β dalam kaitannya dengan kasus kanker

payudara (Debeb and Berihu, 2015).

Secara umum, ekspresi berlebihan reseptor estrogen alfa (RE-α)

merupakan indikasi utama dalam kasus kanker payudara. Produksi estrogen

intratumoral pada sel karsinoma payudara manusia merupakan akibat dari ekspresi

berlebihan reseptor estrogen alfa (RE-α) dengan menstimulasi ekspresi gen

estrogen-androgen converting enzyme, dan aromatisasi menggunakan promotor

spesifik sel tumor (Debeb and Berihu, 2015).

C. Primaquine

Primaquine (8-aminoquinoline) merupakan obat antimalaria, digunakan

sebagai agen eradikasi terhadap parasit Plasmodium vivax dan Plasmodium ovale

(Hill et al. 2006, Fernando et al. 2011). Drug repurposing merupakan suatu

strategi dimana adanya pendekatan untuk menemukan indikasi baru dari obat

yang telah ada ataupun kandidat obat. Drug repurposing atau drug repositioning

merupakan suatu re-investigasi terhadap senyawa obat yang telah ada untuk

menemukan tujuan terapi baru, termasuk didalamnya obat-obat yang bukan anti

kanker menjadi obat anti kanker (Lee and Kim, 2016).


6

Gambar 1. Struktur 2D primaquine

D. Uji in silico

Studi in silico digunakan dalam penemuan obat melalui Structure-Based

Drug Design (SBDD). Dalam SBDD, diawali dengan mengetahui struktur target

molekuler misalnya target makromolekuler yang disebut reseptor, dan pendekatan

secara in silico biasanya digunakan untuk mengidentifikasi ligan yang potensial

terhadap struktur target molekuler tersebut (Ferreira et al. 2015).

Studi in silico merupakan suatu teknik eksperimental dalam desain

senyawa obat yang dilakukan dengan komputasi. Studi in silico mencakup

penggunaan database, Quantitative Sturucture-Activity Relationship (QSAR),

identifikasi pharmacophore serta pemodelan homologi yang menggunakan

komputer (Ekins et al. 2007).

E. Molecular Docking

Molecular docking merupakan suatu metode yang digunakan untuk

mengetahui secara molekuler konformasi ligan pada binding site secara tepat

dengan tingkat akurasi yang besar, dan merupakan suatu metode yang sangat

dibutuhkan dalam penemuan obat. Selanjutnya algoritma molecular docking

digunakan untuk memprediksi energi suatu ikatan secara kuantitatif dan

menyajikan data tingkatan afinitas ikatan ligan-reseptor (Ferreira et al. 2015).

Dalam penambatan secara molekuler (molecular docking), struktur dari

suatu ligan dapat ditentukan dengan pemodelan pharmacophore. Pharmacophore

merupakan kerangka molekuler yang membawa struktur/fitur yang esensial dari

suatu ligan yang mana dibutuhkan sebagai penentu aktivitas biologis yang

dihasilkan (Lee et al. 2011). Penambatan molekuler sering diimplementasikan


7

dalam alur kerja desain obat berbantukan komputer yaitu untuk menjelaskan

interaksi ligan dan target biologis (Kumalo et al. 2015).

F. Protokol penelitian

Skrining virtual merupakan aplikasi dari metode in silico untuk seleksi

senyawa-senyawa yang diinginkan dari database senyawa kimia. Strategi skrining

virtual terbagi dalam dua yaitu (i) Penapisan Virtual Berbasis Ligan (PVBL), dan

(ii) Penapisan Virtual Berbasis Struktur (PVBS). PVBS terdiri dari beberapa

langkah antara lain, (i) preparasi target molekuler, (ii) seleksi senyawa yang akan

ditambatkan, (iii) penambatan molekuler, (iv) analisis pasca penambatan (Ferreira

et al. 2015).

Pada penambatan molekuler dengan metode penapisan virtual berbasis

struktur (PVBS), model pharmacophore sering diaplikasikan, selain itu model

pharmacophore juga sering digunakan untuk proses output virtual dalam skrining

virtual (Lee et al. 2011).

PLANTS (Protein-Ligand ANT System) merupakan suatu algoritma yang

memperlakukan ligan secara fleksibel dan berdasarkan pada Ant Colony

Optimization (ACO). Algoritma ACO menyusun solusi dengan memilih satu nilai

untuk setiap derajat kebebasan. Fleksibilitas protein dipertimbangkan dengan

optimasi atom hidrogen yang terlibat dalam ikatan hidrogen (Korb et al. 2007).

Telah dikembangkan dan divalidasi sebuah protokol penapisan virtual

berbasis struktur (PVBS) untuk mengidentifikasi ligan dari reseptor estrogen alfa,

menggunakan protokol penambatan PLANTS 1.2 (Setiawati et al. 2014).

Pengembangan dan modifikasi yang dilakukan adalah dengan menambahkan tiga

simulasi independen untuk setiap penambatan, sementara pada protokol

sebelumya hanya dilakukan satu kali penambatan. Protokol penambatan ini

divalidasi dengan menggunakan Directory of Useful Decoy-Enhanced (DUD-E).

Hasil dari validasi protokol penambatan ini berupa skor ChemPLP yang

digunakan untuk evaluasi kecocokan antara reseptor dan ligan.

Istyastono (2015) telah mengembangkan suatu metode analisis pasca

penambatan untuk penentuan aktif tidaknya suatu ligan pada reseptor estrogen


8

alfa. Metode ini dilakukan dengan menerapkan Recursive Partition and

Regression Tree (RPART). Metode ini menentukan apakah suatu senyawa

berperan sebagai ligan atau sebagai senyawa pengecoh yang didasarkan pada skor

penambatan dan bitstring PLIF.

Gambar 2. Pohon keputusan RPART (Istyastono, 2015). Jika jawaban “ya”

menuju ke arah kiri, jika “tidak” ke arah kanan.

Tabel I. PLIF bitstring penting menurut decision tree (Istyastono, 2015)

Nomor bitstring Residu Jenis interaksi

320 GLY 420 Ikatan hidrogen (protein sebagai akseptor)

242 ARG 394 Ikatan hidrogen (protein sebagai donor)

117 GLU 353 Ikatan hidrogen (protein sebagai akseptor)

411 GLY 521 Ikatan hidrogen (protein sebagai akseptor)

473 CYS 530 Ikatan hidrogen (protein sebagai donor)

105 ASP 351 Interaksi elektrostatik (protein sebagai anion)

201 LEU 387 Ikatan hidrogen (protein sebagai akseptor)

470 CYS 530 Interaksi non polar

170 TRP 383 Aromatis (face to face)

171 TRP 383 Aromatis (edge to edge)

323 MET 421 Interaksi non-polar


9

G. Landasan Teori

Kanker adalah kelompok penyakit yang ditandai dengan pertumbuhan

serta penyebaran sel abnormal yang tidak terkontrol. Muncul dan tumbuhnya

kanker merupakan hasil dari kerusakan sel normal secara terus menerus, dimana

terjadi perubahan fungsional gen yang disebabkan oleh mutasi pada DNA. Hal ini

menyebabkan perubahan ekspresi protein sel normal. Penyakit kanker menempati

posisi kedua penyebab kematian di dunia setelah penyakit kardiovaskuler. Kanker

payudara merupakan salah satu jenis kanker yang sering terdiagnosis pada wanita

dan merupakan penyebab kematian kedua dalam kasus kematian yang disebabkan

oleh kanker. Di Indonesia, berdasarkan hasil estimasi provider deteksi dini kanker

payudara sampai dengan tahun 2013, terdapat 61.682 kasus kanker payudara.

Estrogen berperan penting dalam regulasi pertumbuhan dan diferensiasi

sel normal, terutama sel epitel payudara. Reseptor estrogen berperan dalam

memediasi efek dari hormon endogen. Terdapat dua reseptor estrogen yaitu

reseptor estrogen alfa (RE-α) dan beta (RE-β). Reseptor estrogen alfa berperan

utama dalam ekspresi jaringan payudara dan rahim. Perkembangan sel kanker

payudara ditandai dengan tingginya ekspresi RE-α. Primaquine digunakan sebagai

agen eradikasi untuk parasit Plasmodium vivax pada hati yang belum terdeteksi.

Dengan pemberian dosis standar untuk tiap harinya selama 14 hari. Tujuan terapi

baru dari sebuah obat atau repurposing drug merupakan strategi baru dalam

penemuan obat anti kanker, artinya adanya perhatian untuk mengidentifikasi obat

non-anti kanker yang memiliki aktivitas antikanker.

Gabungan strategi komputasi dan eksperimental memiliki nilai yang

besar terhadap identifikasi dan pengembangan suatu senyawa obat baru.

Pendekatan ini juga memperkirakan energi bebas dari interaksi antara ligan dan

reseptor dengan mengevaluasi fenomena penting yang terlibat dalam proses

interaksi antarmolekul. Studi in silico dilakukan untuk skrining suatu senyawa

murni dimana bergantung pada kompleksitas struktural, gugus fungsi dan

modifikasinya serta muatan dan interaksi yang terjadi. Akan dilakukan uji in silico

senyawa primaquine sebagai ligan pada reseptor estrogen alfa menggunakan

protokol penapisan virtual dengan aplikasi PLANTS 1.2 yang telah divalidasi oleh


10

Setiawati et al. (2014) dan dilanjutkan analisis pasca penambatan menggunakan

protokol yang divalidasi oleh Istyastono (2015).

H. Hipotesis

Senyawa primaquine merupakan ligan dari reseptor estrogen alfa secara

in silico berdasarkan protokol penambatan yang dikembangkan Setiawati et al.

(2014) dan analisis pasca penambatan oleh Istyastono (2015).


11

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah protokol yang

dikembangkan dan divalidasi oleh Setiawati et al. (2014), struktur tiga dimensi

primaquine (diperoleh dari zinc.docking.org dengan kode ZINC01530862),

perangkat lunak penambatan PLANTS 1.2 (Korb et al. 2009) untuk simulasi

penambatan molekuler, PyPLIF (Radifar, et al. 2013) untuk identifikasi protein-

ligan interaction fingerprint, R versi 3.0.1 (R Development Core Team, 2013)

untuk perhitungan dan analisis statistik, serta PyMol 1.2rl (Lill and Danielson,

2010) untuk visualisasi pose ikatan primaquine.

B. Alat

Server Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma dengan alamat IP

103.247.10.66 dengan sistem operasi Ubuntu 12.04 LTS, ASUS Intel® Atom™

CPU 2600 @1.60 GHz, RAM 2.00 GB, 32-bit operating system, dan sistem

operasi Linux Ubuntu 12.04 LTS.

C. Prosedur penelitian

1. Pengunduhan struktur senyawa primaquine

Struktur primaquine diunduh dari zinc.docking.org dengan kode

ZINC01530862 dan disimpan dengan format .mol2.

2. Preparasi senyawa primaquine secara molekuler

Struktur primaquine yang telah diunduh dalam format .mol2, dipreparasi

dengan menggunakan aplikasi SPORES (modul: settypes) agar selanjutnya dapat

digunakan untuk ditambatkan pada target virtual menggunakan aplikasi PLANTS

1.2.


12

3. Penambatan molekuler senyawa primaquine

Luaran dari SPORES ditambatkan menggunakan aplikasi PLANTS 1.2

dengan konfigurasi mengacu pada protokol yang telah dikembangkan Setiawati et

al. (2014). Pada setiap satu kali penambatan (1 run), dilakukan tiga kali iterasi

penambatan molekuler yang masing-masing menghasilkan 50 pose. Pada setiap

iterasi diambil salah satu pose terbaik dan dilakukan analisis IFP dengan PyPLIF.

Luaran dari setiap run adalah 3 pose berupa skor ChemPLP dan data bitstring

PLIF yang selanjutnya diambil salah satu pose dengan nilai ChemPLP terbaik.

Dilakukan seribu kali run,sehingga dapat diperoleh data seribu pose terbaik untuk

setiap replikasi yang dilakukan.

D. Analisis Hasil

Analisis hasil dilakukan menggunakan perangkat lunak statistik R versi

3.0.2 (R Development Team, 2015) dan dengan protokol analisis yang telah

dikembangan oleh Istyastono (2015). Hasil penambatan berupa skor ChemPLP

dan PLIF bitstring yang selanjutnya dimasukkan pada decision tree melalui

metode RPART dengan aplikasi statistik R 3.0.2 (R Development Team, 2015).

Data dari hasil analisis akan menampilkan senyawa primaquine aktif sebagai ligan

yang ditunjukkan dengan angka 1 atau tidak aktif sebagai ligan yang ditunjukkan

dengan angka 0.

Selanjutnya visualisasi pose senyawa primaquine pada reseptor estrogen

alfa menggunakan PyMOL 1.2 (Lill and Danielson, 2010) dilakukan dengan

memilih pose ikatan dengan kriteria:

1. Pose dengan bitstring 320 aktif dan skor ChemPLP terkecil.

2. Pose dengan skor ChemPLP tertinggi.

3. Jika tidak ada pose ikatan yang aktif pada bitstring 320, dipilih pose

ikatan dengan skor ChemPLP terkecil.


13

JADWAL KEGIATAN

Tabel II. Jadwal kegiatan penelitian

Tahapan

Lamanya kegiatan

Bulan ke-

1 2 3 4 5

Persiapan

Studi Pustaka

Penambatan molekuler

Analisis hasil

Penyusunan naskah


14

DAFTAR PUSTAKA

American Cancer Society, 2016. Cancer Fact And Figures. American Cancer

Society Incorporation, 6-10.

Burgoine, K.L., Bancone, G., Nosten, F., 2010. The Reality Using Of Primaquine.

Malaria Journal, 9 (376), 1-2.

Caldon, C.E., 2014. Estrogen Signaling And The DNA Damage Response In

Hormone Dependent Breast Cancers. Frontiers In Oncology, 4 (106), 1-

6.

Chada, S. and Ramesh, R., 2016. Delivery Of Protein and Peptide Drugs In

Cancer. LA TROBE University, 15, 336.

Chien, C.D., Riegel, A., Wellstein, A., 2016. Coregulators And Their Role In

Selective Estrogen Receptor Modulator Action. Weizmann Institute Of

Science, 7, 153-159.

Debeb, Y.G., and Berihu, B.A., 2015. Review On The Role Of Estrogen

Receptors In Breast Cancer. International Journal of Pharma Sciences

and Research (IJPSR), 6 (8), 1100-1103.

Ekins, S., Mestres, J., Testa, B., 2007. In Silico Pharmacology For Drug

Discovery: Methods For Virtual Ligand Screening And Profiling. British

Journal of Pharmacology, 152, 9-20.

Fernando, D., Rodrigo, C., Rajapakse, S., 2011. Primaquine In Vivax Malaria: An

Update And Review On Management Issues. Malaria Journal, 10 (351),

1-4.

Ferreira, L.G., Santos, R.N., Oliva, G., Andricopulo, A.D., 2015. Molecular

Docking And Structure-Based Drug Design Strategies. Molecules, 20,

13384-13400.

Firdaus, V.R.P., Asri, A., Khambri, D., Harahap, W.A., 2016. Hubungan Grading

Histopatologi dan Imfiltrasi Limfovaskular dengan Subtipe Molekuler

Pada Kanker Payudara Invasif. Jurnal Kesehatan Andalas, 5 (1), 165-

166.


15

Godjali, D.D., Pardamean B., Suzanna E., 2012. Pengembangan Sistem Registrasi

Kanker Di Indonesia. Indonesian Jurnal of Cancer, 6 (2), 61-62.

Hayashi, S.I., Eguchi, H., Tanimoto, K., Yoshida, T., Omoto, Y., Inoue, A., 2003.

The Expression And Function Of Estrogen Receptor α And β In Human

Breast Cancer And Its Clinical Application. Endocrine-Related Cancer,

10, 193-202.

Heo, J.C., Na, A.Y., Sung, J.Y., Lee, J.H., Kim, Y.N., Kim, D.K., 2016. No

Association Of The rs17822931 Polymorphism In ABCC11 With Breast

Cancer In Koreans. Asian Pacific Journal Of Cancer Prevention, 17 (5),

2625-2627.

Hill, D.R., Baird, J.K., Parise, M.E., Lewis, L.S., Ryan, E.T., Magill, A.J., 2006.

Primaquine: Report From CDC Expert Meeting On Malaria

Chemoprophylaxis. The American Society Of Tropical Medicine And

Hygiene, 75 (3), 402-405).

Hollander, P.D., Savage, M.I., Brown, P.H., 2013. Targeted Therapy For Breast

Cancer Prevention. Departement of Clinical Cancer Prevention, 3 (250),

1-11.

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 Jorunal of

Pharmaceutical and Clinical Research, 8(6), 207-210.

Kementrian Kesehatan Republik Indonesia, 2015. Buletin Jendela Data &

Informasi Kesehatan: Situasi Penyakit Kanker, Kementrian Kesehatan

Republik Indonesia, 1, 7-15.

Korb, O., Stützle, T., and Exner, T.E., 2007. An Ant Colony Optimization

Approach to Flexible Protein-Ligand Docking. Swarm Intell, 1, 115-134.

Korb, O., Stützle, T., and Exner, T.E., 2009. Empirical Scoring Functionsfor

Advanced Protein-Ligand Docking with PLANTS. J. Chem. Inf. Model,

49, 84-96.


16

Kumalo, H.M., Bhakat, S., Soliman, M.E.S., 2015. Theory And Applications

Covalent Docking In Drug Discovery: Merits And Pitfalls. Molecules,

20, 1984-1985.

Lee, H.M., and Kim, Y., 2016. Drug Repurposing Is New Opportunity For

Developing Drugs Against Neuropsychiatric Disorders. Hindawi

Publishing Corporation, 1-2.

Lee, C.H., Huang, C.H., Juan, H.F., 2011. Reviewing Ligand-Based Rational

Drug Design: The Search For An ATP Synthase Inhibitor. International

Journal Of Molecular Sciences, 12, 5304-5314.

Lill, M.A., and Danielson, M.L., 2010. Computer-aided Drug Design Platform

Using PyMOL. Journal of Computer-Aided Molecular Design, 25 (1),

13-19.

Ma, H., and Gollahon, S.L., 2016. RE-α Mediates Estrogen-Induced Expression

Of The Breast Cancer Metastasis Suppresor Gene BRMS1. International

Journal Of Molecular Sciences, 17 (158), 1-2.

Mandusic, V., Radak, D., Markicevic, M., Perovic, M., Obradovic, M.,

Mikhailidis, D.P., 2011. Role Of Estrogen And Estrogen Receptors In

Cancer Pathology. Endocrinology Studies, 1 (5), 18-20.

Mellatyar, H., Talaei, S., Koshki, K.N., Akbarzadeh, A., 2016. Targeting HSP90

Gene Expression With 17-DMAG Nanoparticles In Breast Cancer Cells.

Asian Pacific Journal of Cancer Prevention, 17 (5), 2453-2457.

Parek, A., Chandurkar, N., Gogtay, N., Deshpande, A., Kakrani, A., Kaneria, M.,

2015. Sustained Release Formulation Of Primaquine For Prevention Of

Relapse Of Plasmodium Vivax Malaria. Hindawi Publishing

Corporation Malaria Research and Treatment, 1-2.

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

Ligand Interaction Fingerprinting. Bioinformation, 9(6), 325-328.

Rosen, E., and Issacs, C., 2016. Role Of Estrogen In Familial Breast Cancer. LA

TROBE University, 8, 175-176.

Setiawati, A., Riswanto, F.D.O., Yuliani, S.H., Istyastono, E.P., 2014.

Retrospective Validation of A Structure-Based Virtual Screening


17

Protocol To Identify Ligands For Estrogen Receptor Alpha and Its

Application To Identify The Alpha-Mangostin Binding Pose. Indo J.

Chem, 14(2), 103-108.

Stenvang, J., Kumler, I., Nygard, S.B., Smith, D.H., Nielsen D., Brunner, N.,

2013. Biomarker-Guided Repurposing Of Chemotherapeutics Drugs For

Cancer Therapy : A Novel Strategy In Drug Development. University Of

Copenhagen, 3 (313), 1-4.

Venilla, S., Bupesh, G., Saravanamurali, K., Kumar, S.V., Sentilraja, R., Saran,

N., 2014. In Silico Docking Study Of Compounds Elucidated From

Helicteres Isora Fruits With Ampiknase-Insulin Receptor.

Bioinformation, 10 (5), 263-264.


12

Lampiran 2. Konfigurasi protokol penambatan PLANTS 1.2 (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 31.5746 -1.59038 25.5995

bindingsite_radius 12.8348

# water

water_molecule 22.565 -0.072 25.818 1 0 1

water_molecule_definition water.mol2


13

Lampiran 3. Shell script untuk analisis pasca penambatan dengan mengacu

decision tree.

#!/bin/sh

> awk –F, ‘BEGIN {OFS=”,”};{if($4<-84.82 && $325==1)

hasil=”aktif”;

> else if($4<-118.40 && $325==0 && $122==1)

hasil=”aktif”;

> else if($4<-118.40 && $325==0 && $122==0 && 206==1)

hasil=”aktif”;

> else if($4<-85.23 && $325==0 && $247==1 && 206==1)

hasil=”aktif”;

> else if($4<-85.23 && $325==0 && $247==1 && 206==0 &&

122==1 && 328==1) hasil=”aktif”;

> else if($4>=-118.40 && $325==0 && 247==0 && 416==1 &&

110==1) hasil=”aktif”;

> else if($4>=-118.40 && $325==0 && 247==0 && 416==0 &&

478==1 && 475==0 && 175==1 && 176==1) hasil=”aktif”;

> else hasil=”inaktif”} {print$1,hasil}’ data.csv >

analisis_dectree.csv


14

BIOGRAFI PENULIS

Lucius Evodius Bardata lahir di Pagal, Manggarai-

Flores, Nusa Tenggara Timur pada tanggal 6 Mei 1995.

Riwayat pendidikan formal yang ditempuh oleh penulis

adalah SD Katolik Pagal II (2000-2006), SMP Negeri 1

Cibal (2006-2009), SMA Negeri 1 Cibal (2009-2012).

Pada tahun 2013 penulis melanjutkan pendidikan ke

jenjang yang lebih tinggi di Fakultas Farmasi

Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta dan menulis

skripsi “Uji In Silico Senyawa Primaquine Sebagai

Ligan Pada Reseptor Estrogen Alfa”. Selama menjalani perkuliahan, penulis

pernah aktif dalam berbagai Unit Kegiatan Mahasiswa dan kepanitiaan serta

pernah berperan aktif sebagai asisten praktikum Anatomi Fisiologi Manusia.


UJI IN SILICO SENYAWA PRIMAQUINE SEBAGAI LIGAN PADA...

Documents

Transcript of UJI IN SILICO SENYAWA PRIMAQUINE SEBAGAI LIGAN PADA...