Studi Komponen Aktif Temu Lawak terhadap Patogenesis Kanker Kolorektum Jalur Protein Induser dengan Penambatan Molekular

STUDI KOMPONEN AKTIF TEMU LAWAK TERHADAP

PATOGENESIS KANKER KOLOREKTUM JALUR PROTEIN

INDUSER DENGAN PENAMBATAN MOLEKULAR

HELGA KURNIA

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

STUDI KOMPONEN AKTIF TEMU LAWAK TERHADAP

PATOGENESIS KANKER KOLOREKTUM JALUR PROTEIN

INDUSER DENGAN PENAMBATAN MOLEKULAR

HELGA KURNIA

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER

INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan dengan skripsi berjudul Studi Komponen Aktif Temu Lawak terhadap Patogenesis Kanker Kolorektum Jalur Protein Induser dengan Penambatan Molekular adalah karya saya dengan arahan komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.

ABSTRAK

HELGA KURNIA. Studi Komponen Aktif Temu Lawak terhadap Patogenesis Kanker Kolorektum Jalur Protein Induser dengan Penambatan Molekular. Dibimbing oleh RUDI HERYANTO dan ARYO TEDJO.

Kanker kolorektum disebabkan oleh ekspresi protein inducible NOS (iNOS) dan siklooksigenase-2 (COX-2) yang berlebihan di dalam tubuh. Temu lawak merupakan salah satu tanaman yang berpotensi sebagai antikanker. Metode penambatan molekular dapat digunakan untuk menentukan aktivitas dan efektivitas senyawa bioaktif temu lawak yang dapat menghambat kanker kolorektum melalui jalur protein induser iNOS dan COX-2. Berdasarkan hasil penambatan molekular 24 komponen bioaktif temu lawak pada 16 protein jalur iNOS dan COX-2, diperoleh 2 senyawa bioaktif antikanker unggulan, yaitu demetoksikurkumin dan dihidrokurkumin. Kedua senyawa tersebut menghambat kanker kolorektum melalui protein -interferon pada jalur iNOS dan menghambat protein kinase teraktivasi-mitogen pada jalur COX-2. Parameter-parameter percobaan yang digunakan meliputi energi bebas gibbs (∆G), afinitas (pKi), tetapan inhibisi (Ki), efisiensi, dan ikatan hidrogen. Berdasarkan parameter tersebut, demetoksikurkumin dan dihidrokurkumin lebih besar potensinya dibandingkan dengan standar simvastatin dan asam rosmanirat.

Kata kunci: demetoksikurkumin, dihidrokurkumin, penambatan molekular, temu lawak

ABSTRACT

HELGA KURNIA. Study of Temu Lawak Active Compounds toward Colorectal Cancer Pathogenesis through Inducer Protein Pathway by Molecular Docking. Supervised by RUDI HERYANTO and ARYO TEDJO.

Colorectal cancer is caused by excessive amount of inducible NOS (iNOS) and cyclooxygenase-2 (COX-2) protein in the body. Temu lawak is a plant potential as anticancer. The molecular docking method can be used to determine the activity and efficiency of the temu lawak bioactive compounds, which can inhibit the colorectal cancer through inducer protein iNOS and COX-2 pathway. Based on the molecular docking results of 24 bioactive compounds of temu lawak against 16 proteins in iNOS and COX-2 pathways, the two most potencial anticancer compounds were obtained, demethoxycurcumin and dihydrocurcumin. Both compounds could inhibit colorectal cancer through -interferon protein in iNOS pathway and inhibit mitogen activated protein kinase in COX-2 pathway. The experimental parameters used were Gibbs free energy (∆G), affinity (pKi), inhibition constant (Ki), efficiency, and hydrogen bonding. Based on those parameters, the demethoxycurcumin and dihydrocurcumin were more potencial than simvastatin and rosmaniric acid standards.

STUDI KOMPONEN AKTIF TEMU LAWAK TERHADAP

PATOGENESIS KANKER KOLOREKTUM JALUR PROTEIN

INDUSER DENGAN PENAMBATAN MOLEKULAR

HELGA KURNIA

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

pada Departemen Kimia

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Judul Skripsi : Studi Komponen Aktif Temu Lawak terhadap Patogenesis Kanker Kolorektum Jalur Protein Induser dengan Penambatan Molekular Nama : Helga Kurnia

NIM : G44104019

Disetujui oleh

Rudi Heryanto, SSi, MSi Pembimbing I

Aryo Tedjo, SSi, MSi Pembimbing II

Diketahui oleh

Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS Ketua Departemen Kimia

PRAKATA

Puji syukur penulis ucapkan atas segala karunia, kesehatan, dan kemudahan yang dilimpahkan oleh Allah SWT selama proses penyusunan karya tulis dengan judul Studi Komponen Aktif Temu Lawak terhadap Patogenesis Kanker Kolorektum Jalur Protein Induser dengan Penambatan Molekular. Karya tulis ini disusun berdasarkan penelitian yang dilaksanakan pada bulan April sampai September 2012 di Laboratorium Kimia Fakultas Kedokteran UI, Jakarta.

Karya tulis ini merupakan sebuah wujud penghargaan untuk Bunda Khaiyar, Bapak Rustam, Uda Iwan Kurnia, dan Anas Fadli yang telah memberikan doa, semangat, kasih sayang, dan dukungan moril serta materi selama masa studi hingga proses penyusunan karya tulis ini. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Rudi Heryanto, SSi, MSi dan Bapak Aryo Tedjo, SSi, MSi selaku pembimbing serta Ibu Fadilah dari Departemen Kimia Fakultas Kedokteran UI yang telah memberikan arahan, bimbingan, dan motivasi selama penelitian.

Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada seluruh staf Laboratorium Kimia Fakultas Kedokteran UI dan Laboratorium Kimia Analitik Fakultas MIPA IPB, Genny Anjelia, Chaecar Himawan, Farahdina, Fina, Mega Destri, dan Marina Astriawi yang telah memberikan motivasi, semangat, dan saran. Tidak lupa ungkapan terima kasih penulis sampaikan kepada rekan-rekan mahasiswa Alih Jenis Kimia IPB angkatan 4. Semoga Allah SWT memberikan balasan atas segala amal yang diperbuat dan senantiasa menyertai hamba-Nya dengan kasih sayang-Nya. Semoga karya tulis ini dapat memberikan manfaat.

Bogor, Januari 2013

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL vii

DAFTAR GAMBAR vii

DAFTAR LAMPIRAN vii

PENDAHULUAN 1 

TINJAUAN PUSTAKA 2 

Kanker Kolorektum dan Protein Penanda Kanker Kolorektum 2 

Temu Lawak Sebagai Antikanker 3 

Teknik Bioinformatika dan Penambatan Molekular dalam Pencarian

Senyawa Antikanker 4 

ALAT DAN METODE 5 

Alat 5 

Persiapan Protein Target 5 

Penyejajaran Sekuens 5 

Pemodelan Homologi Protein 3 Dimensi 6 

Optimisasi Geometri dan Minimisasi Energi Protein 6  Perancangan Senyawa Aktif Temu Lawak (Ligan) 6  Optimisasi Geometri dan Minimisasi Energi Struktur 3 Dimensi Ligan 6  Penambatan Ligan pada Protein Induser 6 

Analisis Penambatan Molekular 7 

HASIL DAN PEMBAHASAN 7 

Protein Target dan Pemodelan Homologi 7  Optimisasi Geometri dan Minimisasi Energi 7  Interaksi Senyawa Aktif Temu Lawak dengan Protein Induser Kanker

Kolorektum -interferon dan MAPK 9 

Perbandingan Senyawa Aktif Terbaik dengan Senyawa Standar 10 

SIMPULAN DAN SARAN 14 

DAFTAR PUSTAKA 14 LAMPIRAN 18

vii

DAFTAR TABEL

1 Hasil penambatan molekular ligan dengan protein induser kanker

kolorektum 11 

2 Ikatan hidrogen residu asam amino -interferon dan MAPK dengan ligan 11 

DAFTAR GAMBAR

1 Faktor regulasi protein induser COX-2 3 

2 Tanaman dan rimpang temu lawak 4 

3 Interaksi antara ligan dan protein hasil penambatan molekular 5  4 Struktur 3 dimensi protein -interferon (a) dan protein MAPK (b) hasil

pencarian dengan Swissmodel 7 

5 Protein -interferon sebelum optimisasi (a) dan setelah optimisasi (b) 8  6 Protein MAPK sebelum optimisasi (a) dan setelah optimisasi (b) 9  7 Struktur senyawa ligan terbaik hasil penambatan molekular 9  8 Contoh hasil penambatan molekular protein -interferon (a) dan protein

MAPK (b) 10 

9 Interaksi -interferon dengan demetoksikurkumin (a), dihidrokurkumin

(b), dan simvastatin (c) 12 

10 Interaksi MAPK dengan dihidrokurkumin (a), demetoksikurkumin (b),

dan asam rosmanirat (c) 13 

DAFTAR LAMPIRAN

1 Bagan alir penelitian 17 

2 Nama-nama protein induser kanker kolorektum 18  3 Nama-nama ligan (senyawa bioaktif temu lawak) 18 

4 Contoh penyejajaran sekuens protein 19 

5 Hasil optimisasi 24 senyawa bioaktif temu lawak 21  6 Hasil optimisasi 16 protein induser kanker kolorektum 22  7 Hasil penambatan molekular senyawa bioaktif temu lawak dengan

protein COX-2 23 

8 Hasil penambatan molekular senyawa temu lawak dan senyawa standar dengan

protein induser jalur iNOS 25 

9 Hasil penambatan molekular senyawa temu lawak dan senyawa standar

dengan protein induser jalur COX-2 26 

10 Perbandingan hasil penambatan molekular ligan terbaik dengan senyawa

PENDAHULUAN

Kanker menempati peringkat tertinggi sebagai penyebab kematian di negara berkembang. Kanker disebabkan oleh beberapa faktor seperti faktor lingkungan, makanan, polusi udara, air, bahan kimia, dan radiasi sinar ultraviolet. Sebagai contoh ialah kanker usus besar yang masih merupakan masalah serius di Indonesia (Williams dan Hopper 2003).

Ekspresi protein inducible NOS (iNOS) dan siklooksigenase-2 (COX-2) yang berlebihan dalam tubuh dapat mempercepat terjadinya proses karsinogenesis dalam tubuh. Protein iNOS dalam keadaan berlebihan akan menginduksi terjadinya kanker, sedangkan protein COX-2 berperan dalam tahap lebih lanjut pada proses terjadinya kanker (Voutsadakis 2007). Berbagai upaya telah dilakukan untuk menghambat protein induser kanker seperti pembedahan, radioterapi, dan kemoterapi. Salah satu yang menjadi perhatian adalah kemoterapi, yaitu penggunaan bahan bioaktif dari hasil sintesis atau isolasi bahan alam. Penggunaan isolat bioaktif alami terus dikembangkan karena sifatnya yang terbarukan, mudah terdekomposisi dan diekskresikan tubuh, sedangkan bahan sintetis dapat menyisakan residu yang berbahaya bagi tubuh. Hal ini mendorong pelacakan senyawa-senyawa unggulan dari bahan alam yang berpotensi sebagai antikanker dalam strategi pengembangan kemoterapi (Radji 2005).

Salah satu tanaman obat yang berpotensi sebagai antikanker ialah temu lawak. Temu lawak (Curcuma xanthorrhiza) merupakan komponen penyusun hampir setiap jenis obat tradisional di Indonesia (BPOM 2004). Berbagai aktivitas ditunjukkan oleh senyawa-senyawa dalam temu lawak. Lim et al. (2005) menunjukkan aktivitas temu lawak sebagai antiradang, antivirus, antitumor, hipokolesterolemik, antibakteri, antihepatotoksik, dan antioksidan. Chattopadhyay et al. (2004) menyatakan bahwa kurkumin berfungsi sebagai senyawa antikanker melalui penghambatan produksi protein iNOS dan COX-2 pada kanker. Selain itu, Itokawa et al. (1985) menunjukkan aktivitas senyawa α-kurkumena, -atlanton, dan xantorizol pada temu lawak sebagai antikanker.

2

dengan penambatan molekular. Penelitian ini bertujuan mencari senyawa aktif dalam rimpang temu lawak yang memiliki aktivitas antikanker kolorektum secara in silico melalui penambatan molekular pada protein kanker iNOS dan COX-2.

TINJAUAN PUSTAKA

Kanker Kolorektum dan Protein Penanda Kanker Kolorektum

Kanker usus besar atau kanker kolorektum merupakan tumor ganas yang berasal dari mukosa kolon atau rektum. Kebanyakan kanker usus besar berawal dari pertumbuhan sel yang tidak ganas atau disebut adenoma yang pada awalnya membentuk polip. Polip dapat diangkat dengan mudah, namun sering kali adenoma tidak menampakkan gejala apapun sehingga tidak terdeteksi dalam waktu yang relatif lama dan pada kondisi tertentu berpotensi menjadi kanker yang dapat terjadi pada semua bagian dari usus besar. Beberapa faktor yang meningkatkan terjadinya kanker kolorektum di antaranya usia lanjut, jarang mengonsumsi sayuran dan buah-buahan, obesitas, penderita diabetes, perokok, pecandu alkohol, riwayat polip usus atau penyakit usus, dan riwayat kanker usus dalam keluarga atau faktor genetik (Boyle dan Langman 2001).

Banyak penanda yang dapat mengidentifikasikan keberadaan kanker kolorektum. Beberapa molekul penanda kanker merupakan protein yang memiliki peranan dan mekanisme kerja yang berbeda-beda. Salah satu contoh protein penanda kanker ialah iNOS dan COX-2 yang merupakan protein induser dan ekspresi darikanker kolorektum.

Nitrat oksida (NO) merupakan molekul sinyal yang banyak berperan dalam berbagai proses biologi seperti vasodilatasi pembuluh darah, neurotransmisi, dan respons imun. Radikal bebas ini disintesis dari L-arginina oleh keluarga isoenzim yang disebut NO sintase (NOS). Setidaknya ada 3 jenis NOS berperan dalam produksi NO intrasel, masing-masing merupakan produk gen yang berbeda. Penelitian mengenai kanker lebih difokuskan pada bentuk iNOS yang banyak ditemukan pada sel-sel makrofag. Isoform iNOS dianggap sebagai bentuk enzim yang diinduksi dan aktivitasnya tidak bergantung pada ion kalsium (Alderton et al. 2001). Tidak seperti 2 bentuk NOS lainnya, endothelial (eNOS) dan neuronal (nNOS), yang secara konstitutif diekspresikan dalam sel dan menghasilkan NO lebih sedikit, iNOS menghasilkan NO dengan level yang tinggi pada waktu yang cukup lama. Secara normal, iNOS sangat rendah kadarnya di dalam sel. Aktivitas iNOS diekspresikan oleh banyak tipe sel atau stimulasi oleh bakteri-bakteri endotoksin (lipopolisakarida, LPS) dan melalui peradangan yang melibatkan protein interleukin-1 , -interferon, faktor nekrosis tumor-α, dan hipoksia. Kelebihan produksi NO oleh iNOS dapat menginduksi terjadinya kerusakan DNA dan berkontribusi pada karsinogenesis dalam organ (Zafirellis et al. 2010).

3

dan hanya ada kenaikan sedikit bila ada stimulasi dari faktor pertumbuhan atau selama masa diferensiasi. COX-1 memiliki peranan yang sangat penting dalam menjaga proses-proses fisiologis pada berbagai jaringan atau organ (O’Neill dan Ford 1993). COX-2 merupakan bentuk enzim yang diinduksi dari jalur biosintesis prostaglandin yang mengubah lipid asam arakidonat menjadi prostaglandin G2 (PGG2) dan selanjutnya PGH2 dengan peroksidase dan aktivitas siklooksigenase. Gambar 1 menunjukkan faktor regulasi protein induser COX-2.

NF-κB

ERK1/2 - katenin/ TCF4

p38/ MAPK

Gambar 1 Faktor regulasi protein induser COX-2 (Voutsadakis 2007)

Berbeda dengan COX-1 yang melakukan aktivitas enzimatik dan diekspresikan secara konstitutif dalam sebagian besar jaringan, COX-2 merupakan ekspresi tahap lebih lanjut dari beberapa jenis kanker. Ekspresi COX-2 sangat tinggi dibandingkan dengan pada keadaan normal karena adanya rangsangan dari mitogen, sitokin, dan promotor tumor yang bisa diakibatkan oleh adanya kerusakan sel atau bentuk stres sel lainnya (Sano et al. 1995).

Protein COX-2 merupakan target transkripsi dari -katenin, TCF4, dan NF-κB. Kerja sama ERK1, ERK2, p38, MAPK, dan NF-κB diperlukan untuk proses transkripsi COX-2 oleh reseptor aktif protease dan terlibat dalam induksi COX-2 dengan -interferon serta karsinogen pada berbagai tipe sel. Faktor transkripsi AP1 merangsang COX-2 dan menghambat penekanan ekspresi COX-2. Promotor lain terbentuknya COX-2 dalam kanker ialah NF-IL6, PEA3, dan NFAT. Selain itu, sebuah elemen respons ploriferator peroksisom (PPRE) dalam COX-2 dan responsif terhadap PPARα, tetapi tidak pada stimulasi PPAR (Voutsadakis 2007).

Temu Lawak Sebagai Antikanker

Antikanker merupakan agen yang memiliki sifat sitotoksik, yaitu dapat menghambat pertumbuhan sel kanker dan sitosidal, yaitu dapat mematikan sel kanker (Setiani 2009). Beberapa metabolit sekunder dari bahan alam memiliki aktivitas sebagai antikanker. Salah satu bahan alam yang berkhasiat sebagai antikanker ialah temu lawak.

Temu lawak (Gambar 2) merupakan tanaman famili Zingiberaceae yang banyak digunakan sebagai bahan baku obat tradisional. Temu lawak dikenal pula dengan nama geelwortel (Belanda), Javanischer gelbwurzel (Jerman), koneng

COX-2 NFAT

AP1

PPARα

PEA3 NF-IL6

4

gede (Sunda), dan temolobak (Madura). Rimpang kering temu lawak mengandung pati (48−59.64%), kurkuminoid (1.6−2.2%), dan minyak atsiri (1.48−1.63%). Fraksi minyak atsiri rimpang temu lawak terdiri atas senyawa turunan monoterpena dan seskuiterpena. Senyawa turunan monoterpena terdiri atas 1,8-sineol, borneol, αfelandrena, dan kamfor. Senyawa seskuiterpena terdiri atas -kurkumena, turmeron, sikloisopresna, mirsena, bisakuron, epoksida, α-atlanton, ar-kurkumena, zingiberena, -bisabulena, bisakuron A,B,C, ar-turmeron, dan germakron. Kadar air tidak lebih dari 10%, kadar abu total tidak lebih dari 7.8%, dan kadar abu tidak larut asam tidak lebih dari 1.6% (BPOM 2004). Khasiat rimpang temu lawak sebagai antikanker banyak disebabkan oleh senyawa kurkumin dan minyak atsiri (Sidik et al. 1995).

Gambar 2 Tanaman dan rimpang temu lawak

Teknik Bioinformatika dan Penambatan Molekular dalam Pencarian Senyawa Antikanker

Bioinformatika berasal dari kata “bio” dan “informatika” dan merupakan gabungan ilmu biologi dengan teknik informatika. Bioinformatika mengaplikasi-kan alat dan analisis komputasi untuk menangkap dan menginterpretasimengaplikasi-kan data-data biologi. Ilmu ini merangkum berbagai disiplin ilmu, meliputi ilmu komputer, matematika, kimia, fisika, biologi, dan kedokteran yang saling menunjang satu sama lain. Kemajuan ilmu bioinformatika ini turut didorong oleh proyek genom yang dilaksanakan di seluruh dunia dan menghasilkan informasi gen dari berbagai makhluk hidup, mulai tingkat rendah hingga tinggi. Salah satu contoh aplikasi bioinformatika ialah teknik penambatan molekular (Baxevanis dan Oulette 2005).

Teknik penambatan molekular digunakan untuk mempelajari interaksi yang terjadi pada suatu kompleks molekul, serta memprediksikan orientasi dari suatu molekul ke molekul yang lain ketika membentuk kompleks yang stabil. Dua segi penting dalam penambatan molekular ialah fungsi penilaian (scoring) dan penggunaan algoritma. Fungsi penilaian memperkirakan afinitas ikatan antara makromolekul dan ligan, sedangkan fungsi algoritma menentukan konformasi yang paling stabil dalam pembentukan kompleks (Funkhouser 2007).

5

Struktur 3 dimensi ligan dimodelkan dengan menggunakan teknik pemodelan molekular,sedangkan struktur 3 dimensi protein target ditentukan secara empiris berdasarkan data spektroskopi resonans magnet intidan kristalografi sinar-X pada pangkalan data Protein Data Bank (PDB) serta secara in silico dengan teknik pemodelan homologi (Funkhouser 2007).

Gambar 3 Interaksi antara ligan dan protein hasil penambatan molekular

ALAT DAN METODE

Alat

Alat-alat yang digunakan ialah seperangkat laptop Compac Intel® Core 2 Duo T5870 dengan spesifikasi RAM 2 GB, modem Flexi, sistem operasi Microsoft Windows XPdengan perambanMozilla Firefox 3.6, Google Chrome 7,

program daring National Center for Biotechnological Information (NCBI),

ClustalW2 (EBI), Swiss-Model Workspace, dan perangkat lunak Molecular

Operating Environment (MOE 2008.10) (Chemical Computing Group, Kanada).

Persiapan Protein Target

Studi bioaktivitas komponen temu lawak terhadap patogenesis kanker kolorektum dengan penambatan molekular (Lampiran 1) diawali dengan pencarian sekuens protein. Sekuens protein-protein induser kanker kolorektum diunduh dari pangkalan data NCBI melalui situs http://www.ncbi.nlm.nih.gov. Sistem operasi yang digunakan adalah Microsoft Windows XP dengan peramban Mozilla Firefox. Lampiran 2 menunjukkan protein-protein induser kanker kolorektum yang digunakan untuk penambatan molekular.

Penyejajaran Sekuens

6

nilai kesamaan asam amino yang paling tinggi dan protein tersebut digunakan sebagai protein target yang akan ditentukan struktur 3 dimensinya.

Pemodelan Homologi Protein 3 Dimensi

Struktur 3 dimensi dicari secara pemodelan homologi dengan menggunakan Swissmodel dengan format PDB yang dapat diakses melaui situs http://swissmodel.expasy.org/SWISSMODEL.html.

Optimisasi Geometri dan Minimisasi Energi Protein

Optimisasi geometri dan minimisasi energi struktur 3 dimensi protein induserkanker kolorektum dilakukan dengan format pdb menggunakan perangkat lunak MOE. Atom hidrogen ditambahkan kemudian dilakukan protonasi dengan program protonate 3D. Muatan parsial diatur dengan menggunakan partial charge dan geometri dioptimisasi dengan medan gaya MMFF94x. Saat optimisasi, protein disolvasi dalam fase gas dan dengan muatan tetap. Optimisasi dilakukan dengan gradien akar rerata kuadrat (RMS) 0.05 kkal/Åmol dan parameter lain menggunakan patokan yang telah ada pada perangkat lunak MOE.

Perancangan Senyawa Aktif Temu Lawak (Ligan)

Pencarian ligan merujuk Sidik et al. (1995) (Lampiran 3). Struktur 3 dimensi ligan dirancang dengan menggunakan program MOE builder yang ada pada perangkat lunak MOE atau dapat diunduh melalui situs Chemspider yang dapat diakses gratis melalui www.chemspider.com.

Optimisasi Geometri dan Minimisasi Energi Struktur 3 Dimensi Ligan

Optimisasi geometri dan minimisasi energi struktur 3 dimensi ligan menggunakan perangkat lunak MOE. Ligan disimpan dalam format .mol dan dibuka dalam bentuk database viewer. Selanjutnya ligan di-wash dengan program compute, disesuaikan muatan parsialnya, dan dioptimisasi menggunakan medan gaya MMFF94x. Ligan lalu diminimisasi energinya dengan gradien RMS 0.001 kkal/Åmol. Parameter lainnya sesuai dengan patokan yang ada.

Penambatan Ligan pada Protein Induser

7

Analisis Penambatan Molekular

Hasil penambatan molekular dapat dilihat pada output dalam format viewer.mdb. Dari 24 senyawa aktif dipilih 3 senyawa unggulan dan dianalisis parameter interaksi ligan-protein meliputi energi bebas gibbs (∆G), tetapan inhibisi (Ki), afinitas (pKi), efisiensi, dan ikatan hidrogen. Senyawa terbaik dibandingkan dengan senyawa standar: simvastatin untuk protein -interferon dan asam rosmanirat untuk protein kinase teraktivasi-mitogen (MAPK).

HASIL DAN PEMBAHASAN

Protein Target dan Pemodelan Homologi

Protein induser kanker kolorektum dalam penelitian diunduh sebanyak minimum 10 buah sekuens asam untuk setiap protein. Penyejajaran sekuens digunakan untuk melihat perbedaan antarsekuens protein dan untuk menentukan salah satu protein yang akan dijadikan target. Struktur protein yang digunakan ialah struktur utuh yang belum mengalami mutasi atau modifikasi. Contoh hasil analisis penyejajaran sekuens ditunjukkan di Lampiran 4. Hasil tersebut terdiri atas kode (*), (:), dan (.). Tanda (*) menandakan kesamaan asam amino dalam 1 kolom, tanda (:) menandakan kemiripan ukuran dan kesamaan kelarutan dalam air (hidrofilik atau hidrofobik) dalam 1 kolom, dan tanda (.) menandakan kemiripan ukuran dan sifat kelarutan dalam air dan telah dipertahankan dalam proses evolusi. Hasil penyejajaran menggunakan program ClustalW2 ditafsirkan dengan suatu nilai. Nilai paling tinggi digunakan sebagai protein target yang akan ditentukan struktur 3 dimensinya dalam proses penambatan molekular menggunakan situs Swissmodel. Gambar 4 menunjukkan struktur 3 dimensi protein -interferon dan MAPK, 2 protein induser kanker kolorektum.

(a) (b)

Gambar 4 Struktur 3 dimensi protein -interferon (a) dan protein MAPK (b) hasil pencarian dengan Swissmodel

Optimisasi Geometri dan Minimisasi Energi

8

10

rotein -intterferon (a)) dan

an Senyawaa Standar

11

Tabel 1 Hasil penambatan ligan dengan protein induser kanker kolorektum

Protein Senyawa ∆G (kJ/mol) Afinitas (pKi )

Ki(µM) Efisiensi

-interferon

Demetoksikurkumin −14.6358 14.8090 1.55×10-15 0.5920 Dihidrokurkumin −12.8646 13.2820 5.22×10-14 0.4920 Simvastatin −9.4306 6.4610 3.45×10-7 0.2150

MAPK

Dihidrokurkumin −16.7172 11.5440 2.86×10-12 0.4280 Demetoksikurkumin −13.5998 10.2080 6.19×10-11 0.4080 Asam rosmanirat −11.9576 8.7040 1.97 ×10-9 0.3350

Nilai Ki demetoksikurkumin dan dihidrokurkumin dengan -interferon berturut-turut ialah 1.55×10-15 dan 5.22×10-14 µM, dan dengan MAPK berturut-turut ialah 2.86×10-12 dan 6.19×10-11μM. Nilai-nilai tersebut lebih kecil daripada nilai Ki standar simvastatin untuk -interferon dan standar asam rosmanirat untuk MAPK. Oleh karena itu, kedua senyawa berpotensi mencegah kanker kolorektum. Efisiensi penghambatannya juga lebih besar daripada senyawa standar (Tabel 1).

Interaksi senyawa-senyawa pada sistem biologis dapat berupa ikatan kovalen dan interaksi nonkovalen. Interaksi nonkovalen terdiri atas ikatan hidrogen, ionik, hidrofobik, dan interaksi van der Waals (Bruice 2003). Ikatan hidrogen pada kompleks protein-ligan standar dan protein-ligan temu lawak (Tabel 2) diidentifikasi dengan menggunakan program interaction pada MOE.

Tabel 2 Ikatan hidrogen residu asam amino -interferon dan MAPK dengan ligan

Protein Senyawa Residu Σ Ikatan

hidrogen

-interferon

Demetoksikurkumin Asp133, Lys101, Lys101, Lys117, Lys117,

Lys129, Asn140 7

Dihidrokurkumin Ser94, Lys101, Lys101, Lys117, Lys117,

Asn140 6

Simvastatin Thr139, Lys98, Lys101 3

MAPK

Dihidrokurkumin Tyr28, Lys143, Lys143, Thr182, Thr182 5 Demetoksikurkumin Leu176, Lys195, Lys195, Lys251 4 Asam rosmanirat Tyr28, Tyr28, Ala27, Tyr28, Lys143 5

Jumlah ikatan hidrogen menunjukkan kekuatan interaksi ligan dengan protein. Interaksi protein -interferon dengan ligan ditunjukkan pada Gambar 9. Ikatan hidrogen terbentuk antara residu Lys129 dan atom O dari gugus -OH, Asp133 dengan atom H dari gugus -OH, Lys117 dengan atom =O dan O–, Lys101 dengan atom O dari gugus -OH dan -OCH3 demetoksikurkumin (Gambar 9a).

Dengan dihidrokurkumin, ikatan hidrogen terbentuk antara residu Lys117 dan atom O dari gugus -OH dan –OCH3, Ser94 dengan atom O dari gugus -OCH3,

Asn140 dengan atom O–, serta Lys101 dengan atom =O dan O– (Gambar 9b). Interaksi protein MAPK dengan ligan ditunjukkan pada Gambar 10. Ikatan hidrogen terbentuk antara residu Thr182 dan atom O–, Lys143 dengan atom O– dan =O, serta Tyr28 dengan atom H dari gugus –OH senyawa dihidrokurkumin (Gambar 10a). Dengan senyawa demetoksikurkumin, ikatan hidrogen terbentuk antara residu Leu176 dan atom O dari gugus -OCH3, Lys251 dengan atom H dari

12

(a)

(b)

(c)

13

(a)

(b)

(c)

14

SIMPULAN DAN SARAN

Penapisan awal 24 senyawa aktif temu lawak secara in silico menggunakan teknik penambatan molekular pada 16 protein induser iNOS dan COX-2 yang berperan dalam patogenesis kanker kolorektum menunjukkan 2 senyawa yang berpotensi antikanker, yaitu dihidrokurkumin dan demetoksikurkumin. Berdasarkan parameter nilai ∆G, afinitas (pKi), tetapan inhibisi (Ki), efisiensi, dan ikatan hydrogen, kedua senyawa tersebut lebih menghambat protein -interferon pada jalur iNOS dan MAPK pada jalur COX-2. Hasil penambatan molekular kedua senyawa tersebut lebih baik dibandingkan dengan senyawa simvastatin sebagai inhibitor -interferon dan senyawa asam rosmanirat sebagai inhibitor MAPK. Oleh karena itu, senyawa demetoksikurkumin dan dihidrokurkumin berpotensi sebagai antikanker kolorektum. Aktivitas kedua senyawa ini masih perlu dibuktikan lebih lanjut dengan uji in vitro dan uji in vivo.

DAFTAR PUSTAKA

Alderton WK, Coopera CE, Knowles RG. 2001. Nitric oxide syntheses: structure, function and inhibition. J Biochem. 357:593-615.

[BPOM] Badan Pengawas Obat dan Makanan. 2004. Monografi Ekstrak Tumbuhan Obat Indonesia. Jakarta (ID): BPOM RI.

Baxevanis AD, Oulette BFF. 2005. Bioinformatics: A Practical Guide to the Analysis of Genes and Protein. Ed ke-2. New York (US): J Wiley.

Boyle P, Langman JS. 2001. Epidemiology. Di dalam: Kerr DJ, Young AM, Hobbs FDR, editor. ABC of Colorectal Cancer. London (GB): BMJ. hlm 1-4.

Bruice P. 2003. Organic Chemistry. Ed ke-4. New Jersey (US): Prentice Hall. Chattopadhyay I, Biswas K, Bandyopadhyay U, Banerjee RK. 2004. Turmeric

and curcumin: biological actions and medicinal applications. Curr Sci. 87(1):44-53.

Datta D. 2002. Protein-ligand interactions: docking, design and protein conformational change [tesis]. California (US): California Institute of Technology Pasadena.

Fadilah. 2010. Penapisan senyawa bioaktif dari suku Zingiberaceae sebagai penghambat neuraminidase virus Influenza A (H1N1) melalui pendekatan docking [tesis]. Depok (ID): Universitas Indonesia.

Funkhouser T. 2007. Lecture: Protein-ligand Docking Methods. New Jersey (US): Princeton University.

15

Kongres Ilmiah ISFI XVI 2008; Yogyakarta, Indonesia. Yogyakarta (ID): Cancer Chemoprevention Reseach Center. hlm 1-8.

Huang S, Zou X. 2007. Efficient molecular docking of NMR structures: application to HIV-1 protease. J Prot Sci.16:43-51.

Itokawa H, Hirayama F, Funakoshi K, Takeya K. 1985.Studies on the antitumor bisabolane sesquiterpenoids isolated from Curcuma xanthorrhiza. Bull Chem Pharm. 33(8):88-92.

Jamakhani AM. 2010. In silico designing and docking analysis on insulin-like growth factor 1 receptor. J Adv Bioinformatics Appl Res. 1(1):69-83.

Kitchen DB, Decornez H, Furr JR, Bajorath J. 2004. Docking and scoring in virtual screening for drug discovery: methods and applications. Nature Rev Drug Discovery. 1:935-949.

Lee CS, Shin YJ, Won C, Lee YS, Park CG, Ye SK, Chung MH. 2009. Simvastatin acts as an inhibitor of interferon gamma-induced cycloxygenase-2 expression in human THP-1 cells, but not in murine RAW264.7 cells. J Biocell. 33(2):107-114.

Lim CS, Jin DQ, Oh SJ, Lee Ju, Hwang JK, Ha I, Han JS. 2005. Antioxidant and antiinflammatory activities of xanthorrhizol in hippocampal neurons and primary cultured microglia. J Neurosci Res.6:831-838.

[MOE] Molecular Operating Enviroment. 2008. MOE Tutorial. Quebec (CA): MOE.

O’Neill GP, Ford H. 1993. Expression of mRNA for cyclooxygenase 1 and cyclooxygenase 2 in human tissues. FEBS Lett. 13(2):156-160.

Pebriana RB, Romadhon AF, Yunianto A, Rokhman MR, Fitriyah NQ, Jenie RI, Meiyanto E. 2008. Docking kurkumin dan senyawa analognya pada reseptor progesteron: studi interaksinya sebagai selective progesterone receptor modulators (SPRMs). Pharmacon. 9(1):14-20.

Radji M. 2005. Peranan bioteknologi dan mikroba endofit dalam pengembangan obat herbal. Maj Ilmu Kefarmasian. 3:113-126.

Reddy A, Pati S, Kumar P, Pradeep H, Sastry G. 2007. Virtual screening in drug discovery: a computational perspective. Curr Prot & Peptide Sci. 8(4):329-351.

Sano H, Kawahita Y, Wilder RL, Hashiramoto A, Mukai S, Asai K, Kimura S, Kato H, Kondo M, Hla T. 1995. Expression of cyclooxygenase-1 and 2 in human colorectal cancer. Cancer Res. 55:3785-3789.

Setiani RFC. 2009. Sitotoksisitas fraksi aktif biji mahoni (Swietenia mahagoni) pada sel kanker payudara T47D [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

Sidik, Mulyono MW, Muhtadi A. 1995. Temu Lawak (Curcuma xanthorrhiza Roxb.). Jakarta (ID): Phytomedica.

Voutsadakis IA. 2007. Pathogenesis of colorectal carcinoma and therapeutic implications: the roles of the ubiquitin-proteosome system and COX-2. J Cell Mol Med. 11(2):252-285.

Williams LS, Hopper PD. 2003. Understanding Medical-surgical Nursing. Ed ke-2. Philadelphia (US): FA Davis.

16

human colorectal cell lines: the role in MAPK/ERK pathway. Nutr & Cancer. 61(4):564-571. doi: 10.1080/01635580802710733.

Lampiran 1 Bagan alir penelitian

Persiapan protein target Persiapan senyawa temu lawak (ligan) Pencarian asam amino

dengan NCBI Penyejajaran sekuens

dengan EBI Scoring dengan EBI

Protein dengan skor tertinggi

Pemodelan homologi protein dengan

Swissmodel

Struktur 3D protein

Pencarian dari Sidik et al. (1995)

Pencarian struktur 3D dengan Chemspider dan

MOE

Struktur 3D ligan

Penambatan molekular protein target dan ligan

Analisis penambatan:

energi bebas gibbs (∆G), tetapan inhibisi (Ki), afinitas (pKi), efisiensi, dan ikatan

hidrogen Model molekul

Optimisasi dan minimisasi ligan:

- wash - muatan parsial

- minimisasi energi Optimisasi

geometri dan minimisasi energi

protein: - penambahan

hidrogen - protonate 3D - muatan parsial

18

Lampiran 2 Nama-nama protein induser kanker kolorektum Protein Peran dalan mekanisme terjadinya

kanker kolorektum Target penambatan molekular iNOS Protein induser dari jalur inflamasi

Interleukin-1 , -interferon, faktor nekrosis tumor-α,

hipoksia, dan iNOS COX-2 Protein induser dari jalur tahap lanjut

-Katenin, NF-κB, ERK1/2, p38, MAPK, AP1, PPARα, PEA3, NF-IL6, dan COX-2

Lampiran 3 Nama-nama ligan (senyawa bioaktif temu lawak) (Sidik et al. 1995)

No Nama senyawa

1 1-Hidroksi-1,7-bis(4-hidroksi-3-metoksi-fenil)-6-hepten-3,5-dion 2

1-(4-Hidroksi-3,5-dimetoksifenil)-7-(4-hidroksi-3-metoksifenil)-(1E,6E)-1,6-heptadien-3,4-dion 3 trans-1,7-Difenil-1,3-heptadien-5-ol

4 5-Hidroksi-7-(4-hidroksifenil)-1-fenil-(1E)-1-heptena 5 7-(3,4-Dhidroksifenil)-5-hidroksi-1-fenil-(1E)-1-heptena

6 Heksahidrokurkumin 7 Oktahidrokurkumin 8 trans-1,7-Difenil-1,3-heptadien-5-on

9 trans-1,7-Difenil-1-heptadien-5-ol

10 α-Kurkumena

11 α-Turmeron

12 Ar-turmeron

13 -Kurkumena

14 -Seskuifelandrena

15 -Turmeron

19

Lampiran 4 Contoh penyejajaran sekuens protein

CLUSTAL 2.1 multiple sequence alignment

gi|2944099|gb|AAC83554.1| MACPWKFLFRVKSYQGDLKEEKDINNNVEKTPGAIPSPTTQDDPKSH--- 47 gi|2935553|gb|AAC83553.1| MACPWKFLFRVKSYQGDLKEEKDINNNVEKTPGAIPSPTTQDDPKSH--- 47 gi|1709334|sp|Q06518.2|NOS2_ MACPWKFLFRVKSYQGDLKEEKDINNNVEKTPGAIPSPTTQDDPKSH--- 47 gi|5306197|emb|CAB46089.1| MACPWKFLFRVKSYQGDLKEEKDINNNVEKTPGAIPSPTTQDDPKSH--- 47 gi|148298711|ref|NP_036743.3|MACPWKFLFRVKSYQGDLKEEKDINNNVEKTPGAIPSPTTQDDPKSH--- 47 gi|299367|gb|AAB26037.1| MACPWKFLFRVKSYQGDLKEEKDINNNVEKTPGAIPSPTTQDDPKSH--- 47 gi|266649|sp|P29477.1|NOS2_M MACPWKFLFKVKSYQSDLKEEKDINNNVKKTPCAVLSPTIQDDPKS---- 46 gi|6754872|ref|NP_035057.1| MACPWKFLFKVKSYQSDLKEEKDINNNVKKTPCAVLSPTIQDDPKS---- 46 gi|20159734|gb|AAM11887.1| MACPWKFLFKVKSYQSDLKEEKDINNNVKKTPCAVLSPTIQDDPKS---- 46 gi|3901274|gb|AAC78630.1| MACPWKFLFRAKFHQYGMKEEKDINNNVEKPPGATPSPSTQDDLKNH--- 47 gi|50978930|ref|NP_001003186.MACPWKFLFRAKFHQYGMKEEKDINNNVEKPPGATPSPSTQDDLKNH--- 47 gi|85542913|sp|O62699.2|NOS2_MACPWKFLFRAKFHQYGMKEEKDINNNVEKPPGATPSPSTQDDLKNH--- 47 gi|1352513|sp|P35228.2|NOS2_ MACPWKFLFKTKFHQYAMNGEKDINNNVEKAPCATSSPVTQDDLQYHNLS 50 gi|24041029|ref|NP_000616.3| MACPWKFLFKTKFHQYAMNGEKDINNNVEKAPCATSSPVTQDDLQYHNLS 50 gi|120660146|gb|AAI30284.1| MACPWKFLFKTKFHQYAMNGEKDINNNVEKAPCATSSPVTQDDLQYHNLS 50 gi|219520412|gb|AAI44127.1| MACPWKFLFKTKFHQYAMNGEKDINNNVEKAPCATSSPVTQDDLQYHNLS 50 gi|118572676|sp|Q27995.3|NOS MACPWQFLFKIKSQKVDLATELDINNNVGKFYQPPSSPVTQDDPKRHSPG 50 gi|116003827|ref|NP_00107026 MACPWQFLFKIKSQKVDLATELDINNNVGKFYQPPSSPVTQDDPKRHSPG 50 gi|290564221|ref|NP_00116645 MACPWNFLWKLKSSRYDLTEEKDINNNVGKAS-HLYSPEIQDDPKYCSPG 49 gi|8473504|sp|O54705.1|NOS2_ MACPWNFLWKLKSSRYDLTEEKDINNNVGKAS-HLYSPEIQDDPKYCSPG 49

*****:**:: * : : * ****** * ** *** :

gi|2944099|gb|AAC83554.1| KHQNGFPQFLTGTAQNVPESLDKLHVTPSTRPQHVRIKNWGNGEIFHDTL 97 gi|2935553|gb|AAC83553.1| KHQNGFPQFLTGTAQNVPESLDKLHVTPSTRPQHVRIKNWGNGEIFHDTL 97 gi|1709334|sp|Q06518.2|NOS2_ KHQNGFPQFLTGTAQNVPESLDKLHVTPSTRPQHVRIKNWGNGEIFHDTL 97 gi|5306197|emb|CAB46089.1| KHQNGFPQFLTGTAQNVPESLDKLHVTPSTRPQHVRIKNWGNGEIFHDTL 97 gi|148298711|ref|NP_036743.3 KHQNGFPQFLTGTAQNVPESLDKLHVTPSTRPQHVRIKNWGNGEIFHDTL 97 gi|299367|gb|AAB26037.1| KHQNGFPQFLTGTAQNVPESLDKLHVTPSTRPQHVRIKNWGNGEIFHDTL 97 gi|266649|sp|P29477.1|NOS2_M -HQNGSPQLLTGTAQNVPESLDKLHVT-STRPQYVRIKNWGSGEILHDTL 94 gi|6754872|ref|NP_035057.1| -HQNGSPQLLTGTAQNVPESLDKLHVT-STRPQYVRIKNWGSGEILHDTL 94 gi|20159734|gb|AAM11887.1| HQNGSPQLLTGTAQNVPESLDKLHVTPSTRPQYVRIKNWGSGEILHDTL 95 gi|3901274|gb|AAC78630.1| KHHNDSPQPLTETVQKLPESLDKLHATPLSRPQHVRIKNWGNGRSFQDTL 97 gi|50978930|ref|NP_001003186 KHHNDSPQPLTETVQKLPESLDKLHATPLSRPQHVRIKNWGNGRSFQDTL 97 gi|85542913|sp|O62699.2|NOS2 KHHNDSPQPLTETVQKLPESLDKLHATPLSRPQHVRIKNWGNGMTFQDTL 97 gi|1352513|sp|P35228.2|NOS2 KQQNESPQPLVETGKKSPESLVKLDATPLSSPRHVRIKNWGSGMTFQDTL 100 gi|24041029|ref|NP_000616. KQQNESPQPLVETGKKSPESLVKLDATPLSSPRHVRIKNWGSGMTFQDTL 100 gi|120660146|gb|AAI30284.1| KQQNESPQPLVETGKKSPESLVKLDATPLSSPRHVRIKNWGSGMTFQDTL 100 gi|219520412|gb|AAI44127.1| KQQNESPQPLVETGKKSPESLVKLDATPLSSPRHVRIKNWGSGMTFQDTL 100 gi|118572676|sp|Q27995.3|NO KHGNESPQPLTGTVKTSPESLSKLDAPPSACPRHVRIKNWGSGVTFQDTL 100 gi|116003827|ref|NP_00107026 KHGNESPQPLTGTVKTSPESLSKLDAPPSACPRHVRIKNWGSGVTFQDTL 100 gi|290564221|ref|NP_00116645 KHQNGSSQSLTGTAKKVPESQSKPHKPSPTCSQHMKIKNWGNGMILQDTL 99 gi|8473504|sp|O54705.1|NOS2_ KHQNGSSQSLTGTAKKVPESQSKPHKPSPTCSQHMKIKNWGNGMILQDTL 99 : * .* *. * :. *** * . . : .::::*****.* ::***

20

lanjutan Lampiran 4

gi|2944099|gb|AAC83554.1| YGSFKEAKIEEHLARLEAVTKEIETTGTYQLTLDELIFATKMAWRNAPRC 197 gi|2935553|gb|AAC83553.1| YGSFKEAKIEEHLARLEAVTKEIETTGTYQLTLDELIFATKMAWRNAPRC 197 gi|1709334|sp|Q06518.2|NOS YGSFKEAKIEEHLARLEAVTKEIETTGTYQLTLDELIFATKMAWRNAPRC 197 gi|5306197|emb|CAB46089.1| YGSFKEAKIEEHLARLEAVTKEIETTGTYQLTLDELIFATKMAWRNAPRC 197 gi|148298711|ref|NP_036743 YGSFKEAKIEEHLARLEAVTKEIETTGTYQLTLDELIFATKMAWRNAPRC 197 gi|299367|gb|AAB26037.1| YGSFKEAKIEEHLARLEAVTKEIETTGTYQLTLDELIFATKMAWRNAPRC 197 gi|266649|sp|P29477.1|NOS2 YGSFKEAKIEEHLARLEAVTKEIETTGTYQLTLDELIFATKMAWRNAPRC 194 gi|6754872|ref|NP_035057.1|YGSFKEAKIEEHLARLEAVTKEIETTGTYQLTLDELIFATKMAWRNAPRC 194 gi|20159734|gb|AAM11887.1| YGSFKEAKIEEHLARLEAVTKEIETTGTYQLTLDELIFATKMAWRNAPRC 195 gi|3901274|gb|AAC78630.1| YGSFKEAKIEEHLARVEAVTKDIETTGTYQLTGDELIFATKQAWRNAPRC 197 gi|50978930|ref|NP_001003 YGSFKEAKIEEHLARVEAVTKDIETTGTYQLTGDELIFATKQAWRNAPRC 197 gi|85542913|sp|O62699.2|NO YSSFKEAKIEEHLARVEAVTKEIETTGTYQLTGDELIFATKQAWRNAPRC 197 gi|1352513|sp|P35228.2|NOS YGSFKEAKIEEHLARVEAVTKEIETTGTYQLTGDELIFATKQAWRNAPRC 200 gi|24041029|ref|NP_000616 YGSFKEAKIEEHLARVEAVTKEIETTGTYQLTGDELIFATKQAWRNAPRC 200 gi|120660146|gb|AAI30284.1|YGSFKEAKIEEHLARVEAVTKEIETTGTYQLTGDELIFATKQAWRNAPRC 200 gi|219520412|gb|AAI44127.1|YGSFKEAKIEEHLARVEAVTKEIETTGTYQLTGDELIFATKQAWRNAPRC 200 gi|118572676|sp|Q27995.3|N YGSFKEAKIEEHLARVEAVTKEIETTGTYQLTGDELIFATKQAWRNAPRC 200 gi|116003827|ref|NP_00107 YGSFKEAKIEEHLARVEAVTKEIETTGTYQLTGDELIFATKQAWRNAPRC 200 gi|290564221|ref|NP_00116 YDSFKEAKIEEYLARVETVTKEIETTGTYQLTGDELIFATKLAWRNAPRC 199 gi|8473504|sp|O54705.1|NOS YDSFKEAKIEEYLARVETVTKEIETTGTYQLTGDELIFATKLAWRNAPRC 199 *.*********:***:*:***:********** ******** ********

gi|2944099|gb|AAC83554.1| IGRIQWSNLQVFDARSCSTASEMFQHICRHILYATNSGNIRSAITVFPQR 247 gi|2935553|gb|AAC83553.1| IGRIQWSNLQVFDARSCSTASEMFQHICRHILYATNSGNIRSAITVFPQR 247 gi|1709334|sp|Q06518.2|NOS IGRIQWSNLQVFDARSCSTASEMFQHICRHILYATNSGNIRSAITVFPQR 247 gi|5306197|emb|CAB46089.1| IGRIQWSNLQVFDARSCSTASEMFQHICRHILYATNSGNIRSAITVFPQR 247 gi|148298711|ref|NP_036743 IGRIQWSNLQVFDARSCSTASEMFQHICRHILYATNSGNIRSAITVFPQR 247 gi|299367|gb|AAB26037.1| IGRIQWSNLQVFDARSRSTASEMFQHICRHILYATNSGNIRSAITVFPQR 247 gi|266649|sp|P29477.1|NOS2 IGRIQWSNLQVFDARNCSTAQEMFQHICRHILYATNNGNIRSAITVFPQR 244 gi|6754872|ref|NP_035057.1 IGRIQWSNLQVFDARNCSTAQEMFQHICRHILYATNNGNIRSAITVFPQR 244 gi|20159734|gb|AAM11887.1| IGRIQWSNLQVFDARNCSTAQEMFQHICRHILYATNNGNIRSAITVFPQR 245 gi|3901274|gb|AAC78630.1| IGRIQWSNLQVFDARSCSTAKEMFEHICRHLRYASNNGNIRSAITVFPQR 247 gi|50978930|ref|NP_0010031 IGRIQWSNLQVFDARSCSTAKEMFEHICRHLRYASNNGNIRSAITVFPQR 247 gi|85542913|sp|O62699.2|NO IGRIQWSNLQVFDARSCSTAKEMFEHICRHLRYASNNGNIRSAITVFPQR 247 gi|1352513|sp|P35228.2|NOS IGRIQWSNLQVFDARSCSTAREMFEHICRHVRYSTNNGNIRSAITVFPQR 250 gi|24041029|ref|NP_000616 IGRIQWSNLQVFDARSCSTAREMFEHICRHVRYSTNNGNIRSAITVFPQR 250 gi|120660146|gb|AAI30284.1 IGRIQWSNLQVFDARSCSTAREMFEHICRHVRYSTNNGNIRSAITVFPQR 250 gi|219520412|gb|AAI44127.1 IGRIQWSNLQVFDARSCSTAREMFEHICRHVRYSTNNGNIRSAITVFPQR 250 gi|118572676|sp|Q27995.3 IGRIQWSNLQVFDARSCSTAQEMFEHICRHVRYATNNGNIRSAITVFPQR 250 gi|116003827|ref|NP_001070 IGRIQWSNLQVFDARSCSTAQEMFEHICRHVRYATNNGNIRSAITVFPQR 250 gi|290564221|ref|NP_001166 IGRIQWSNLQVFDARSCHTAQEMFEHICRHVRYSTNNGNIRSAITVFPQR 249 gi|8473504|sp|O54705.1|NOS IGRIQWSNLQVFDARSCHTAQEMFEHICRHVRYSTNNGNIRSAITVFPQR 249 ***************. ** ***:*****: *::*.*************

21

Lampiran 5 Hasil optimisasi 24 senyawa bioaktif temu lawak

Ligan ∆Hf (kkal/mol)

Sebelum optimisasi Setelah optimisasi

1-Hidroksi-1,7-bis(4-hidroksi-3-metoksi-fenil)-6-hepten-3,5-dion 13593.0997 67.2179

1-(4-Hidroksi-3,5-dimetoksifenil)-7-(4-hidroksi-3-metoksifenil)-(1E,6E )-1,6-heptadien-3,4-dion

14736.5272 95.6366 trans-1,7-Difenil-1,3-heptadien-5-ol 10202.6371 46.4087 5-Hidroksi-7-(4-hidroksifenil)-1-fenil-(1E

)-1-heptena 10591.8883 44.4931

7-(3,4-Dihidroksifenil)-5-hidroksi-1-fenil-(1E)-1-heptena 11000.4341 49.5342

Heksahidrokurkumin 4710.2162 74.0748

Oktahidrokurkumin 4799.9938 77.1668

trans-1,7-Difenil-1,3-heptadien-5-on 10082.8408 47.6156 trans-1,7-Difenil-1-heptadien-5-ol 10215.9266 46.7751

α-Kurkumena 2812.3184 31.9333

α-Turmeron 3135.1727 39.5398

Ar-turmeron 3135.1727 39.5390

-Kurkumena 3070.7061 15.8487

-Seskuifelandrena 3089.6459 21.9675

-turmeron 3312.0938 29.8503

Bisdemetoksikurkumin 4756.9507 46.0323

Kamfor 9579.2157 45.7415

Kurkumin 13593.0997 67.3493

Kurzerenon 7869.3964 48.8850

Demetoksikurkumin 5323.6052 59.7687

Dihidrokurkumin 4584.0684 62.3820

Germakron 364057.0502 51.8449

Sinamaldehida 1529.1367 25.0254

22

Lampiran 6 Hasil optimisasi protein induser kanker kolorektum Jalur Protein

Induser Protein

∆Hf (kkal/mol) Sebelum

optimisasi

Setelah optimisasi

iNOS

Interleukin-1 2941.8744 −7771.4937 -Interferon 3057.261 −8144.1089 Faktor nekrosis tumor-α 9828.2807 −30040.4268

Hipoksia 9829.3274 −28678.4674 iNOS 19024.6262 −64148.5258

COX-2

-Katenin 11276.0971 −35177.1002 NF-κB 2415.7263 −7210.184 ERK 1 8743.7381 −24760.4675 ERK 2 8136.0648 −25219.9971

p38 1975.6734 −5187.0992

MAPK 7532.2062 −22662.4987

AP1 1151.795 −3679.9992

PPARα 5894.8482 −16314.5525

PEA3 4204.8181 −11827.8581

23

Lampiran 7 Hasil penambatan molekular 24 senyawa aktif temu lawak dengan protein COX-2

No Nama senyawa ∆G (kJ/mol)

1 Oktahidrokurkumin −11.9275

2 Demetoksikurkumin −11.1850

3 Dihidrokurkumin −9.6459

4

1-(4-Hidroksi-3,5-dimetoksifenil)-7-(4-hidroksi-3-metoksifenil)-(1E,6E

)-1,6-heptadien-3,4-dion

−9.6083

5 Heksahidrokurkumin −9.5993

6 1-Hidroksi-1,7-bis(4-hidroksi-3-metoksi-fenil)-6-hepten-3,5-dion

−9.4118

7 Kurkumin −9.3997

8 7-(3,4-Dihidroksifenil)-5-hidroksi-1-fenil-(1E)-1-heptena

−8.8586

9 5-Hidroksi-7-(4-hidroksifenil)-1-fenil-(1E)-1-hepten

−8.7148

10 Bisdemetoksikurkumin −8.7059

11 trans-1,7-Difenil-1,3-heptadien-5-ol −7.2849 12 trans-1,7-Difenil-1,3-heptadien-5-on −7.1372 13 trans-1,7-Difenil-1-heptadien-5-ol −6.8325

14 Xantorizol −6.6575

15 Germakron −6.3016

16 α-Turmeron −6.1692

17 Ar-turmeron −5.9895

18 -Turmeron −5.9191

19 Kurzerenon −5.7089

20 α-Kurkumena −5.6312

21 Sinamaldehida −5.4568

22 -Kurkumena −5.3969

23 -Seskuifelandrena −5.0950

Lampiran 8 Hasil penambatan molekular senyawa temu lawak dan senyawa standar dengan protein induser jalur iNOS

No. Protein Senyawa temu lawak

Parameter

Residu Σ Ikatan hidrogen ∆G Afinitas

(pKi)

Ki (µM) Efisiensi

1 Interleukin-1

7-(3,4-dihidroksifenil)-5-hidroksi-1-fenil-(1E)-1-heptena −14.1796 9.1410 7.2277×10

-10

0.4160 Gly125, Thr240, Gly123, Gly125 ,

Gly125, Thr240 6

1-(4-Hidroksi-3,5-dimetoksifenil)- 7-(4-hidroksi-3-metoksifenil)-(1E,6E)-1,6-heptadien-3,4-dion

−13.8515 8.3220 4.7643×10-9 0.2870 Gly131, Gly122 2

Oktahidrokurkumin −13.5178 8.2460 5.6755×10-9 0.3050 Thr193, Cys239, Thr193 3

2 -Interferon

Demetoksikurkumin −14.6358 14.8090 1.5524×10-15 0.5920 Asp133, Lys101, Lys101, Lys117,

Lys117, Lys129, Asn140 7

Dihidrokurkumin −12.8646 13.2820 5.22396×10-14 0.4920 Ser94, Lys101, Lys101, Lys117,

Lys117, Asn140 6

7-(3,4-Dihidroksifenil)-5-hidroksi-1-fenil-(1E)-1-heptena −12.7960 8.5260

2.9786×10-09

1.0660 Tyr141, Glu155, Glu155 4

3

Faktor nekrosis tumor-α

Dihidrokurkumin −11.3826 6.1030 7.8886× 10-7 0.2260 Glu155, Ser236, Asp237, Asp237,

Lys90, Ser236, Ser236 8 Demetoksikurkumin −11.1738 6.2760 5.2966×10-7 0.2320 Asp89, Leu235, Asp237, Leu134 4

1-(4-Hidroksi-3,5-dimetoksifenil)- 7-(4-hidroksi-3-metoksifenil)-(1E,6E)-1,6-heptadien-3,4-dion

−9.8687 7.9690 1.0740×10-8 0.2750 Leu235, Gln351, Lys 90, Lys238,

Gln351 5

4 Hipoksia

Dihidrokurkumin −12.0731 12.2510 5.6104×10-13 0.4540 Asp205, His102,Tyr116, Tyr116,

Arg268 5

Oktahidrokurkumin −11.9794 9.2500 5.6234×10-10 0.3430 Ser212, Asp220, Arg217, Arg218,

Arg218, Lys219 6 Demetoksikurkumin −11.9685 7.5050 3.1261×10-8 0.3000 Arg217, Arg218, Lys407 3

5 iNOS

Dihidrokurkumin −12.9877 15.8420 1.4388×10-16 0.5870 His100, Glu478, Lys85, Lys87, Lys87,

His100, Lys532, Lys532, Arg544 9

Demetoksikurkumin −12.0132 8.4280 3.7325× 10-9 0.3370 Pro280, Glu493, Lys496, Lys496,

Lys509 5

1-Hidroksi-1,7-bis(4-hidroksi-3-metoksifenil)-6-hepten-3,5-dion −11.5504 10.3670 4.2954× 10

-11

0.3840 His100, Glu478, Lys87, Lys87,

His100, Lys532, Lys532, Arg544, 9

26 ₂₅

Lampiran 9 Hasil penambatan molekularsenyawa temu lawak dan senyawa standar dengan protein induser jalur COX-2

No. Protein Senyawa temu lawak

Parameter

Residu Σ Ikatan

hidrogen ∆G Afinitas

(pKi)

Ki (µM) Efisiensi

1 -Katenin

Dihidrokurkumin −11.1272 8.4940 3.20×10-9 0.3150 Lys180, Lys180, Lys181 ,Lys181 4 Demetoksikurkumin −10.6072 8.1060 7.83×10-9 0.3240 Lys335, Lys335, Arg376, Arg376 4

7-(3,4-Dihidroksifenil)-5-hidroksi-1-fenil-(1E)-1-heptena −9.9186 7.8950 1.27×10

-8

0.3590 Ser473, Asn516, Lys435, Ser473,

Arg474 5

2 NF-Κb

Dihidrokurkumin −12.1971 8.4570 3.49×10-9 0.3130 Asp305, Arg308, Arg308, Arg308,

Arg309 5

Demetoksikurkumin −10.7221 7.0500 8.91×10-8 0.2820 Asp274, Lys275, Arg336, Ser338,

Arg308 5

Kurkumin −10.1123 7.5320 2.93×10-8 0.2790 Arg308 1

3 ERK 1 Demetoksikurkumin −12.2547 13.4870 3.25×10-14 0.5390 Asp225, Arg194, Arg218, Arg218,

Arg240, Lys400 6

Dihidrokurkumin −12.0532 10.2530 5.58×10-11 0.3800 Val77, Asp195, Thr236, Lys197,

Lys197, Thr236 7

Heksahidrokurkumin −11.3169 7.1850 6.53×10-8 0.2660 Tyr71, Lys122, Leu133, Tyr71 4

4 ERK 2 Dihidrokurkumin −13.2115 10.8830 1.30×10

-11

0.4030 Val192, Asp340, Arg71, Arg176,

Arg176, Tyr209 6

Demetoksikurkumin −11.2364 8.2010 6.29×10-9 0.3280 Gln109,Lys118,Lys118 3

5 p38

Dihidrokurkumin −14.1653 9.4540 3.51×10-10 0.3500 Glu149, Arg162, Arg162, Arg162,

Arg179 5

Demetoksikurkumin −13.9624 8.9650 1.08×10-9 0.3590 Arg162, Arg162, Arg162, Arg179 4

Oktahidrokurkumin −13.1589 8.2840 5.19×10-9 0.3070 Lys178, Glu148, Arg179 3

6 MAPK

Dihidrokurkumin −16.7172 11.5440 2.85×10-12 0.4280 Thr55, Asp171, Thr55, Gln58, Arg140,

Phe175 6

27

lanjutan Lampiran 9

No. Protein Senyawa temu lawak

Parameter

Residu Σ ikatan hidrogen ∆G Afinitas

(pKi)

Ki (µM) Efisiensi

7 AP1

Dihidrokurkumin −13.6541 10.4320 3.69×0-11 0.3860 Glu275, Arg263, Arg263, Lys268,

Lys268 5

Demetoksikurkumin −12.5131 10.2100 6.16×10-11 0.4080 Glu275, Lys268, Lys268, Lys271 4 8 PPARα

Dihidrokurkumin −10.9872 9.1810 6.59×10-10 0.3400 Lys222, Arg226, Arg226 3

Demetoksikurkumin −10.8399 8.1340 7.34×10-9 0.3250 Tyr473, Lys476 2

Oktahidrokurkumin −10.7439 6.0040 9.90×10-7 0.2220 Ala411, Phe503, Ala411 3 9 PEA3

Dihidrokurkumin −13.3229 10.4730 3.36×10-11 0.3880 Lys456, Tyr473, Lys476 3

Demetoksikurkumin −13.0213 8.6390 2.29×10-9 0.3460 Tyr473, Lys476 2

Oktahidrokurkumin −12.6186 7.3580 4.38×10-8 0.2730 Ala411, Phe503, Ala411 3

10 NF-IL6 Dihidrokurkumin −11.3895 7.5910 2.56×10

-8

0.2810 Arg209, Lys211, Arg215 3

Demetoksikurkumin −10.1534 9.6460 2.25×10-10 0.3860 Gln220 4

11 COX-2

Oktahidrokurkumin −11.9275 5.1110 7.74×10-6 0.1890 Ser134,Thr145,Ser134 3 Demetoksikurkumin −11.1850 11.2390 5.76×10-12 0.4500 Ser26,Thr 210,Lys 199,Thr210 4

Dihidrokurkumin −9.6459 6.7220 1.89×10-7 0.2490 Glu132, Asp147. Ser143,Asn168 4

28 ₂₇

No. Protein Senyawa

Parameter

Residu Σ Ikatan hidrogen ∆G Afinitas

(pKi)

Ki (µM) Efisiensi

1 -Interferon

Demetoksikurkumin −14.6358 14.8090 1.55×10-15 0.5920 Asp133, Lys101, Lys101, Lys117,

Lys117, Lys129, Asn140 7

Dihidrokurkumin −12.8646 13.2820 5.22×10-14 0.4920 Ser94, Lys101, Lys101, Lys117,

Lys117, Asn140 6

Simvastatin −9.4306 6.461 3.45×10-7 0.215 Thr139, Lys98, Lys101 3

2 MAPK

Dihidrokurkumin −16.7172 11.5440 2.85×10-12 0.4280 Tyr28, Lys143, Lys143, Thr182,

Thr182 5

Demetoksikurkumin −13.5998 10.2080 6.19×10-11 0.4080 Leu176, Lys195, Lys195, Lys251 4 Asam rosmanirat −11.9576 8.488 3.25×10-9 0.3260 Tyr28, Tyr28, Ala27, Tyr28,Lys143 5

29

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Pakan Sinayan, Bukittinggi pada tanggal 10 Januari 1990 dari pasangan Bapak Rustam dan Ibu Khaiyar. Penulis merupakan anak ketiga dari tiga bersaudara. Penulis menamatkan sekolah di SMAN 1 Tilatang Kamang pada tahun 2007 dan pada tahun yang sama melanjutkan kuliah di Program Diploma Institut Pertanian Bogor pada Program Analisis Kimia melalui jalur Usulan Seleksi Masuk IPB (USMI). Penulis lulus dengan predikat sangat memuaskan pada tahun 2010 dan melanjutkan pendidikan S1 melalui Program Alih Jenis, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor (IPB) pada tahun 2010.