i
KAJIAN DOCKING
3-[(ASETILOKSI)METIL]-7-[(4-HIDROKSI-3-
METOKSIFENIL)METILIDIN]AMINO]-8-OKSO-5-THIA-1-AZABISIKLO[4.2.0]OCT-2-ENE-ASAM KARBOKSILAT
MENGGUNAKAN DOCK6
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat mencapai
derajat Sarjana Farmasi (S.Farm) pada Fakultas Farmasi
Universitas Muhammadiyah Surakarta
di Surakarta
Oleh:
SYAFIRA AMALIA ARTINDA
K100120141
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
ii
Dipertahankan di hadapan Panitia Penguji Skripsi
Fakultas Farmasi Universitas Muhammadiyah Surakarta
Pada tanggal:
Mengetahui
Fakultas Farmasi
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Dekan,
Azis Saifudin, Ph.D., Apt
Pembimbing Utama
( Prof. Dr. M. Kuswandi, SU., M.Phil., Apt. )
Pembimbing Pendamping
(Broto Santoso, M.Sc., Apt.)
Penguji :
1. Dedi Hanwar, M.Si., Apt. 1.
2. Ika Trisharyanti D.K, M.Farm., Apt. 2. 3. Prof. Dr. M. Kuswandi, SU., M.Phil., Apt. 3.
iii
DEKLARASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya
yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan
Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat
yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis
diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Saya bersedia dan sanggup menerima sanksi sesuai peraturan yang berlaku
apabila terbukti melakukan tindakan pemalsuan data dan plagiasi.
Surakarta, Januari 2016 Peneliti
iv
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh.
Alhamdulillah, puji syukur hanya untuk Allah SWT yang selalu memberikan
petunjuk dan kekuatan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang
berjudul “Kajian Docking 3-[(Asetiloksi)metil]-7-[(4-hidroksi-3-metoksifenil)
metilidin]amino]-8-okso-5-thia-1-azabisiklo[4.2.0]oct-2-ene-asam Karboksilat
Menggunakan DOCK6” sebagai salah satu syarat mencapai gelar Sarjana
Farmasi di Fakultas Farmasi Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dengan segala kerendahan hati, penulis mengucapkan terimakasih kepada:
1. Bapak Azis Saifudin, Ph.D, Apt selaku Dekan Fakultas Farmasi Universitas
Muhammadiyah Surakarta
2. Ibu Ratna Yuliani, M.Biotech.St. selaku pembimbing akademik
3. Bapak Prof. Dr. M. Kuswandi, SU., M.Phil., Apt. selaku dosen Pembimbing I
4. Bapak Broto Santoso, M.Sc., Apt. selaku dosen pembimbing II
5. Bapak Dedi Hanwar,M.Sc,Apt selaku reviewer dan penguji
6. Ibu Ika Trisharyanti DK, M.Farm., Apt. selaku penguji
7. Ibu Feiruzi Rufida tercinta yang selalu memberi semangat dan doa
8. Teman satu tim, Sri Widyaningrum, Annisa Nur Aini, Anik Rahmawati dan
Rizki Apriyani
9. Teman-teman serta pihak lain yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Wassalamu’alaikum waramatullahi wabarakatuh.
Surakarta, Januari 2016
v
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
DEKLARASI ... iii
4. Molecular Docking... 5
E. Landasan Teori ... 5
F. Hipotesis ... 6
BAB II. METODE PENELITIAN ... 7
A. Kategori dan Rancangan Penelitian ... 7
B. Variabel Penelitian ... 7
1. Variabel Bebas ... 7
2. Variabel Tergantung... 7
3. Variabel Terkendali ... 7
C. Bahan dan Alat ... 7
vi
2. Alat ... 8
D. Tempat Penelitian... 9
E. Jalannya Penelitian ... 9
1. Preparasi protein dan ligan ... 9
2. Validasi metode docking ... 9
3. Docking ligan uji ... 9
4. Analisis data ... 10
BAB III. HASIL DAN PEMBAHASAN... 11
A. Kajian Protein dan Ligan Hasil Preparasi ... 11
B. Hasil Validasi Metode Docking ... 13
C. Nilai Docking Ligan Uji ... 13
D. Analisis Hasil ... 14
BAB IV. KESIMPULAN DAN SARAN ... 19
A. Kesimpulan ... 19
B. Saran ... 19
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Struktur 7-ACA ... 3
Gambar 2. Struktur vanillin ... 4
Gambar 3. Reaksi singkat 7-ACA dengan vanillin ... 5
Gambar 4. Struktur cephalexin dan struktur cefaclor ... 8
Gambar 5. Struktur ceftriaxone dan struktur cefpirome ... 8
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Protein target PBP ... 11
Tabel 2. Nilai RMSD hasil docking ligan asli dibandingkan dengan ligan hasil kristalografi ... 13
Tabel 3. Hasil docking dengan grid score ligan uji yang lebih kecil daripada ligan asli ... 13
Tabel 4. Hasil residu pada Kode PDB 2Y2P ... 15
Tabel 5. Hasil residu pada Kode PDB 3MZD ... 16
ix
DAFTAR SINGKATAN
3D : 3 dimensi
2D : 2 dimensi
7-ACA : 7-aminocephalosporanic acid
Å : Angstrom
ALA : Alanin
ARG : Arginin
ASN : Asparagin
ASP : Asam aspartat
CPU : Central Processing Unit
CYS : Sistein
PBP : Penicillin Binding Protein
PDB : Protein Data Bank
PHE : Fenilalanin
PLIP : Protein Ligand Interaction Profiler
RAM : Random Access Memory
RMSD : Root Mean Square Deviation
SER : Serin
TRP : Triptofan
TYR : Tirosin
x
INTISARI
Adanya penyalahgunaan antibiotika seperti penggunaan antibiotika pada ternak dan pertanian yang bukan tujuan pengobatan menyebabkan terjadinya penularan penyakit dari hewan ke manusia yang berujung adanya resistensi bakteri terhadap antibiotika. Salah satu strategi untuk mengatasi resistensi bakteri terhadap antibiotik adalah mendesain agen antibakteri yang baru dan ampuh dengan cara melakukan kombinasi antara inti farmakofor senyawa antibiotika dengan senyawa alam yang memiliki potensi sama. Senyawa hasil reaksi antara 7-ACA dengan vanillin yaitu KH2013C, dengan menggunakan metode docking diuji kekuatan ikatannya terhadap protein target PBP yang kemudian akan dibandingkan hasilnya dengan kekuatan ikatan ligan asli protein PBP dan ligan pembanding.
Docking molekul dilakukan antara ligan uji (KH2013C) dan ligan pembanding (Cephalexin, Cefaclor, Ceftriaxone dan Cefpirome) dengan protein target Penicillin Binding Protein (PBP). Metode docking dilakukan menggunakan perangkat lunak berupa program Marvin Beans, UCSF Chimera, PyMOL Molecular Graphics System, PLIP dan DOCK6.
Terdapat 3 PDB ID yang memiliki grid score lebih negatif daripada native ligan secara berurutan yaitu 3UDF -38,92253 kkal/mol; 3MZD -48,9805kkal/mol; dan 2Y2P -50,4182kkal/mol. Hasil docking antara protein target dengan ligan uji (KH2013C) dan protein target dengan ligan pembanding didapatkan nilai afinitas yang cukup baik untuk ligan uji. Hal ini membuktikan bahwa KH2013C memiliki ikatan dengan protein target yang cukup baik jika dibandingkan dengan ligan pembandingnya. Modifikasi struktur dengan penggabungan 7-ACA dan vanillin menghasilkan KH2013C yang memiliki gugus metoksi dan gugus imina. Hal ini membuktikan bahwa gugus metoksi dan gugus imina yang terbentuk juga
memiliki potensi dalam aktivitas antibakteri. Adanya gugus imina yang terbentuk
menyebabkan ikatan yang terjadi antara ligan dan protein target menjadi lebih kuat dilihat dari grid scorenya. Tidak ada asam amino yang spesifik dalam ikatan antara ligan uji dan protein target. Setiap PDB ID membentuk ikatan dengan asam amino yang berbeda untuk mengikat ligan uji karena posisi yang terhitung tidak pada asam amino yang sama, binding site pocket yang terlalu besar dan konformasi 3D yang berbeda.
xi
ABSTRACT
Abuse antibiotic like using antibiotic for livestock and agriculture thats not for medicinal treatment can induce spreading disease from animal to human and can cause resistence bacterial from the antibiotic. Strategy for overcome the resistence bacterial from antibiotic is having new design of powerful antibiotic by combine natural compound with pharmacophore of existing antibiotic. Result of combining reaction between 7-Aminocephalosporins acid and vanillin is 3- [(acetyloxy)methyl]-7-[[(4-hydroxy-3-ethoxyphenyl)methylidene]amino]-8-oxo-5-thia-1-azabicyclo[4.2.0]oct-2-ene-2-carboxylic acid or KH2013C through addition elimination reaction. KH2013C having experiment of strength binding with target protein PBP then compared the result of strength binding the native ligand PBP and comparator ligand.
Molecular docking between KH2013C as test ligand and comparator ligand (Cephalexin, Cefaclor, Ceftriaxone dan Cefpirome) with targeted protein Penicillin Binding Protein (PBP) using Marvin Beans, UCSF Chimera, PyMOL Molecular Graphics System, PLIP and DOCK6.
There are three PDB ID have more negative grid score than the native ligand, 3UDF 38,92253 kkal/mol; 3MZD 48,9805kkal/mol; dan 2Y2P -50,4182kkal/mol. The result of molecular docking between target protein with test ligand (KH2013C) and target protein with comparator ligand are affinity value exactly good for test ligand. This case evidence that KH2013C have binding with target protein if compared with comparator ligand. Structure modification from combination reaction of 7-ACA and vanillin having metoxy group and imine group. This case evidence that metoxy group and imine group having potency on antibacterial activity. Imine group cause binding between ligand and target protein become stronger, it can see on their grid score. No one specific amino acid at binding between test ligand and protein target. Every PDB ID compose binding with different amino acid for bind the test ligand because the implicatly posisition is not on the same amino acid, larger binding site pocket and different 3D comformation.
