Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan kajian dan informasi ilmiah mengenai hasil síntesis senyawa analog baru yang kemungkinan mempunyai potensi sebagai obat antikanker seperti UK-3A. Senyawa-senyawa yang dihasilkan tersebut adalah Senyawa-senyawa sederhana dan dapat dikembangkan sebagai calon obat antikanker yang bermanfaat untuk
penyembuhan penyakit kanker. Modifikasi gugus fungsi yang telah dirancang dalam penelitian ini bermanfaat untuk mendapatkan informasi mengenai hubungan struktur kimia relatif terhadap aktivitas biologi senyawa dalam menghambat pertumbuhan sel kanker leukemia secara invitro.
1.4. Hipotesis
a. Variasi gugus aktif bersifat non polar atau lipofilik dari senyawa analog dapat mempengaruhi aktivitas biologi senyawa dalam menghambat pertumbuhan sel kanker Murine leukemia P-388.
b. Gugus hidroksil yang terikat pada cincin piridin (pikolinat) atau cincin fenol (gugus salisilat) dapat memberikan perbedaan bioaktivitas
2.1. Senyawa UK-3A
Penelitian Ueki et.al telah berhasil mengisolasi senyawa antibiotika baru UK-1, UK-2, dan UK-3 dari mycelium Streptomyces sp. 517-02 yang diperoleh dari contoh tanah di sekitar kampus Sugimoto, Universitas Osaka, Jepang (Ueki,et.al.,1996a; Hanafi,et.al., 1996; Taniguchi, et.al., 1995).
Antibiotika UK-2 diisolasi dari mycelium sebagai komponen mayor
sedangkan UK-1 dan UK-3 sebagai komponen minornya (Ueki,et.al.,1996a).
Senyawa UK-1 mengandung gugus benzoxazol, komponen dalam senyawa tersebut yang mempunyai sifat anti kanker sedangkan sifat anti jamur telah dibuktikan pada senyawa UK-2A, UK-2B, UK-2C, dan UK-2D yang
mengandung dilakton cincin sembilan (Ueki, et.al.,1993; Shibata, et.al., 1993;
Hanafi,et.al.,1996; Ueki,et.al.,1996). UK-3 sebagai komponen minor dalam mycelium ini merupakan senyawa aktif sebagai anti jamur dan anti kanker.
Senyawa UK-3 diperoleh sebagai senyawa kompleks yang terdiri dari lima komponen A, B, C, D, dan E, dan senyawa UK-3A merupakan komponen utamanya dan struktur molekulnya telah diketahui namun struktur untuk komponen lain seperti, UK-3B, UK-3C, UK-3D, dan UK-3E, belum ditetapkan kemungkinan mempunyai kemiripan dengan struktur UK-3A dengan
perbedaan hanya pada panjang rantai ester yang terikat pada C-3 (Shimano, et.al.,1998).
Senyawa UK-2A mempunyai kemiripan struktur dengan senyawa antimycin A3 (AA) yang telah dikenal baik sebagai antibiotika anti jamur (Wikipedia, 2008; Ueki,et.al., 1996; Hanafi, et.al., 1996; Ueki, et.al., 1997b;
Usuki, et.al., 2005; Murray, 2003). AA menginhibisi transfer elektron antara cyt b dan cyt c1 dalam rantai respirasi dalam mitokondria dengan cara mengikat kompleks III protein sehingga tidak terjadi konversi energi untuk kelangsungan hidupnya. Sitokrom oksidase merupakan komponen terakhir rantai respirasi dalam mitokondria dan bertanggung jawab untuk transfer elektron dari reaksi oksidasi molekul substrat oleh dehidrogenase ke oksigen sebagai akseptornya (Murray, 2003). Kemiripan struktur antara kedua
senyawa, UK-2A maupun AA, sama-sama memiliki gugus dilakton cincin sembilan yang terikat oleh ikatan amida. UK-2A memiliki struktur molekul yang sebagian terdiri atas 3-hidroksi-4-metoksi pikolinat sedangkan struktur senyawa AA adalah 3-formamido salisilat. Akivitas anti kanker dari senyawa UK-2A telah dilaporkan kurang aktif terhadap beberapa sel mamalia seperti P388, B16, LLC-PK1, KB, dan COLO201 dibandingkan senyawa AA (Usuki, et.al., 2005). Shimano (1998) memberi batasan bahwa suatu senyawa tidak
memperlihatkan aktivitas biologi dengan IC50 di atas 100 µg/mL untuk beberapa jenis sel kanker tertentu (Shimano, 1998).
Senyawa 3A juga memiliki kemiripan struktur molekul dengan UK-2A. Senyawa UK-3A tidak memiliki gugus metoksi sebagaimana senyawa UK-2A namun pada cincin piridinnya terdapat gugus hidroksil OH (Gambar 1). UK-3A merupakan antibiotik alamiah yang mempunyai aktivitas biologi dalam menghambat pertumbuhan sel kanker sehingga berfungsi sebagai
obat anti kanker. Aktivitas tersebut dinyatakan juga sebagai aktivitas
sitotoksik. Hasil uji beberapa sel kanker terhadap UK-3A ditunjukkan bahwa UK-3A memiliki aktivitas yang tinggi dalam menghambat pertumbuhan sel kanker. Senyawa UK-3A juga memiliki struktur yang mirip dengan senyawa AA. Gugus hidroksi pada senyawa tersebut mempunyai kemampuan
meningkatkan aktivitas dalam menghambat pertumbuhan sel kanker (Hanafi
& Thelma, 1998 ; Ueki, et al., 1997a; Ueki, et al., 1997b).
N
Gambar 1. Struktur UK-2A, UK-3A, dan Antimisin A3
Studi hubungan gugus-gugus aktif yang berperan dalam struktur molekul terhadap aktivitas biologi memberikan informasi dalam
pengembangan sintesis senyawa analog (Patrick, 2001). Gugus-gugus aktif pada senyawa UK-2A dan UK-3A dapat diketahui melalui reaksi metilasi dan reaksi pemutusan rantai pada senyawa UK-2A yang memiliki kemiripan struktur dengan senyawa UK-3A. Metilasi senyawa UK-2A dengan
diazometan dihasilkan senyawa UK-2A termetilasi pada gugus hidroksilnya (UK-2A OMe) dan senyawa UK-2A termetilasi pada gugus amidanya (UK-2A NMe) (Gambar 2). Berdasarkan data uji aktivitas anti kanker untuk kedua senyawa UK-2A yang termetilasi, UK-2A (OMe) dan UK-2A (NMe),
menunjukkan bahwa terjadi kehilangan aktivitas biologi sebagai antikanker.
Hal ini membuktikan bahwa gugus hidroksil dan amida dalam keadaan bebas merupakan gugus aktifnya. Apabila gugus-gugus aktif tersebut tersubstitusi oleh molekul tertentu dapat menghilangkan daya sitotoksiknya (Hanafi, et al.,1996).
Peran gugus aktif dilakton cincin sembilan dapat juga diamati pada reaksi pemutusan rantai senyawa UK-2A. Hasil reaksi pemutusan rantai atau hidrolisis dengan menggunakan gas HCl dalam metanol sesuai Gambar 2, menghasilkan senyawa 4-metoksi-3-hidroksipikolinil-metil-serin-ester (HPMSE) dan senyawa 2-benzil-3-hidroksi-4-metil-γ-butirolakton. Aktivitas antijamur untuk kedua senyawa hasil hidrolisis tersebut menjadi hilang jika dibandingkan dengan senyawa awal, UK-2A, yang memiliki aktivitas biologi (Hanafi, et al.,1996).
N reaksi hidrolisis senyawa UK-2A (Hanafi, et al.,1995).
Senyawa UK-3A mempunyai aktivitas dalam menghambat
pertumbuhan sel kanker P388, sel kanker B16, sel kanker KB dan sel kanker COLO-201 seperti ditunjukkan pada Tabel 1. UK-3A memiliki aktivitas yang tinggi dalam menghambat pertumbuhan sel kanker tertentu dibuktikan dari nilai IC50 dibawah 100 µg/mL (Shimano, 1998). Hasil uji beberapa senyawa
yang ditunjukkan dalam Tabel tersebut disertai oleh senyawa AA sebagai senyawa standar anti kanker (Ueki,et all, 1997).
Tabel 1. Nilai IC50 (µg/mL) dari hasil uji senyawa UK-3A, UK-2A, UK-2 (OMe), UK-2 (NMe), dan AA terhadap hambatan pertumbuhan sel kanker (Ueki,et all., 1997)
Sel kanker UK-3A UK-2A UK-2 (OMe) UK-2 (NMe) AA
P388 38 100 60 >100 0,015
B16 18 100 50 >100 0,020
KB 20 17 - - 0,063
COLO-201 45 35 - - 0,018
3T3 100 100 - - 15
Keterangan :
• P388 = Mouse Leukemia
• B16 = Mouse Melanoma
• KB = Human Oral Epidermoid Carcinoma KB
• COLO-201 = Human Colon Adenocarcinoma COLO-201
• 3T3 = Mouse Fibroblast 3T3
Senyawa AA digunakan sebagai standar uji untuk senyawa UK-2A dan UK-3A (Hanafi, et al., 1996) karena kedua senyawa memiliki struktur yang menyerupai senyawa AA. Senyawa AA dihasilkan dari Streptomyces sp. K01-0031 (Shiomi, et al., 2005) dan telah diketahui memiliki aktivitas antikanker yang sangat tinggi. Senyawa AA diketahui mempunyai posisi yang tepat terhadap pusat aktif protein Bcl-2 yang diperlukan dalam proses apoptosis melalui jalur intrinsik (Martin, 1999). Bcl-2 adalah kelompok protein
yang mempunyai peranan dalam pembawa sinyal apoptosis dalam sel (Leusault, et.al., 2002; Shi, et al., 2003). Apoptosis adalah gejala fisiologis secara normal dari kematian terprogram sel bunuh diri. Apoptosis merupakan mekanisme penting untuk mencegah proliferasi sel yang mengalami kerusakan DNA, agar sel-sel dengan lesi DNA tersebut tidak dapat dilipatgandakan. Kelainan pada mekanisme apoptosis dapat meningkatkan ketahanan hidup sel dan menyebabkan ekspansi sel ganas (Martin, 1996;
Bowolaksono, 2007). Antimisin A3 dapat menginduksi apoptosis sel leukemia HL-60. Bcl-2 terdapat dalam 90% sel kanker usus, 80% B-sel limfomas, dan 70% sel kanker payudara (Liu et al. 2003).