STUDI TOKSISITAS SECARA IN SILICO KANDUNGAN SENYAWA FLAVONOID DAN ALKALOID PADA DAUN Justicia gendarussa Burm. f. Repository - UNAIR REPOSITORY

SKRIPSI

STUDI TOKSISITAS SECARA

IN SILICO

KANDUNGAN

SENYAWA FLAVONOID DAN ALKALOID PADA DAUN

Justicia gendarussa

Burm. f.

AISHA ASTARI EKAPUTRI

FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS AIRLANGGA

DEPARTEMEN FARMAKOGNOSI DAN FITOKIMIA

SKRIPSI

STUDI TOKSISITAS SECARA

IN SILICO

KANDUNGAN SENYAWA FLAVONOID DAN

ALKALOID PADA DAUN

Justicia gendarussa

Burm. f.

AISHA ASTARI EKAPUTRRI

051111142

FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS AIRLANGGA

DEPARTEMEN FARMAKOGNOSI DAN FITOKIMIA

LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH

Demi perkembangan ilmu pengetahuan, saya menyetujui skripsi / karya ilmiah saya, dengan judul :

STUDI TOKSISITAS SECARA IN SILICO KANDUNGAN SENYAWA FLAVONOID DAN ALKALOID PADA DAUN

Justicia gendarussa Burm. f.

untuk dipublikasikan atau ditampilkan di internet atau media lain yaitu Digital Library Perpustakaan Universitas Airlangga untuk kepentingan akademik sebatas sesuai dengan Undang – Undang Hak Cipta.

Demikian pernyataan persetujuan publikasi karya ilmiah ini saya buat dengan sebenarnya.

Surabaya, 14 Agustus 2015

SURAT PERNYATAAN

Saya yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : Aisha Astari Ekaputri

NIM : 051111142

Fakultas : Farmasi

menyatakan dengan sesungguhnya bahwa hasil tugas akhir yang saya tulis dengan judul :

STUDI TOKSISITAS SECARA IN SILICO KANDUNGAN SENYAWA FLAVONOID DAN ALKALOID PADA DAUN

Justicia gendarussa Burm. f.

Adalah benar – benar merupakan hasil karya saya sendiri. Apabila di kemudian hari diketahui bahwa skripsi ini merupakan hasil plagiarism, maka saya bersedia menerima sangsi berupa pembatalan kelulusan dan atau pencabutan gelar yang saya peroleh.

Demikian surat pernyataan ini saya buat untuk digunakan sebagaimana mestinya.

Surabaya, 14 Agustus 2015

Lembar Pengesahan

STUDI TOKSISITAS SECARA

IN SILICO

KANDUNGAN SENYAWA FLAVONOID DAN

ALKALOID PADA DAUN

Justicia gendarussa

Burm. f.

SKRIPSI

Dibuat Untuk Memenuhi Syarat Mencapai Gelar Sarjana Farmasi Pada Fakultas Farmasi Universita Airlangga

2015

Oleh:

AISHA ASTARI EKAPUTRI NIM. 051111142

Skripsi ini telah disetujui

Tanggal 14 Agustus 2015 oleh :

Pembimbing Utama,

Pembimbing Serta,

vi

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur saya panjatkan atas kehadirat Allah SWT atas segala rahmat, hidayah, dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan sebaik-baiknya. Dengan selesainya skripsi yang berjudul “STUDI TOKSISITAS SECARA IN SILICO KANDUNGAN SENYAWA FLAVONOID DAN ALKALOID PADA DAUN Justicia

gendarussa Burm. f.” ini, perkenankan penulis mengucapkan terima kasih

yang sebesar-besarnya kepada:

1. Rektor Universitas Airlangga, Prof. Dr. H. Fasich, Apt dan Dekan Fakultas Farmasi Universitas Airlangga Surabaya, Dr. Hj. Umi Athiyah, Apt., MS atas kesempatan yang diberikan untuk mengikuti dan menyelesaikan program pendidikan sarjana farmasi.

2. Prof. Dr.Bambang Prajogo E.W., MS., Apt. selaku pembimbing utama atas segala bimbingan, pengajaran, dukungan, dan saran sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik.

3. Prof.Dr. Siswandono, MS., Apt selaku pembimbing serta atas waktu, bimbingan, pengajaran, dukungan dan saran dalam menyusun dan menyelesaikan skripsi ini.

4. Dr. Aty Widyawaruyanti, M.Si dan Dr.rer.nat. Mulja Hadi Santosa sebagai dosen penguji yang telah membantu dan memberikan masukan dalam memperbaiki skripsi ini.

vii

6. Kepala dan staf Departemen Farmakognosi dan Fitokimia, Departemen Kima Analisis Fakultas Farmasi Universitas Airlangga Surabaya yang telah memberi kesempatan untuk menggunakan sarana selama penelitian.

7. Seluruh Dosen yang telah mengajarkan ilmu pengetahuan selama saya menempuh pendidikan sarjana di Universitas Airlangga. 8. Kedua Orang tua, Bapak Anddy Aroena dan Ibu Rita Harjanti atas

segala doa restu, semangat dan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi, serta kesabaranya dalam mendidik membesarkan penulis.

9. Tim gendarusa 2015, Arie Ferdiansyah serta teman-teman terdekat, Ayun Lestari, Dwi Muisristanto, Faya Kholisotin S., Gabriela Larasati S., Maulida Imania, Yoanda Alisa P., terima kasih atas kerjasama, bantuan, dukungan, semangat dan kerjasama selama ini. 10. Teman-teman kelas D “D is my Proud”, terima kasih atas semangat,

doa, dan dukungan yang diberikan selama ini.

11. Teman terdekat, Ega Widya Prayogo, terima kasih atas doa, semangat, dukungan dan saran yang diberikan selama ini.

viii

Dalam menyelesaikan skripsi ini tentunya tidak lepas dari keterbatasan penulis. Oleh karena itu, penulis senantiasa mengharap adanya masukan yang dapat lebih meningkatkan kualitas dari skripsi ini sehingga nantinya dapat memberikan hasil yang terbaik. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan memberika sumbangan yang berharga untuk ilmu pengetahuan.

Surabaya, 14 Agustus 2015

viii

RINGKASAN

STUDI TOKSISITAS SECARA IN SILICO KANDUNGAN SENYAWA FLAVONOID DAN ALKALOID PADA DAUN

Justicia gendarussa Burm. f.

AISHA ASTARI EKAPUTRI

Dari hasil penelitian diketahui bahwa dalam fraksi n-butanol gandarusa terdapat 12 komponen flavonoid dengan komponen mayor 6,8-di-α-l-arabinopiranosil-4’,5,7-trihidroksiflavon, yang kemudian dikenal dengan gendarusin A. Selain gendarusin A, masih ada komponen lainnya antara lain gendarusin B, gendarusin C, gendarusin D dan gendarusin E yang telah diketahui strukturnya. Senyawa – senyawa tersebut masuk dalam golongan flavonoid yang memiki dua gugus gula yang terikat pada atom C nomor 6 dan atom C nomor 8. Alkaloid yang telah diisolasi dari daun

Justicia gendarussa Burm.f.yaitu 2-amino benzil alkohol; 2-amino-o-metil

benzil alkohol; 2-(2’-amino-benzilamino) benzil alkohol; 2-(2’amino-benzil)-o-metil-benzil alkohol dan beberapa senyawa yang termasuk golongan alkaloid baru yang diisolasi pada daun J. gendarussa, antara lain: Justidrusamid A, Justidrusamid B, Justidrusamid C, dan Justidrusamid D.

Uji praklinik yang telah dilakukan membuktikan bahwa daun J. gendarussa tidak berpotensi sebagai toksik. Tetapi, menurut laporan Food

and Drug Administration (FDA) dalam Poisonous Plant Database (Plant

List), tanaman gandarusa termasuk salah satu tanaman yang potensial beracun.

Penelitian ini bertujuan untuk menginformasikan bahwa kandungan senyawa gendarusin A; B; C; D; ;dan E, justidrusamid A; B; C; dan D, serta alkaloid, yaitu 2-amino benzil alkohol; 2-amino-o-metil benzil alkohol; 2-(2’-amino-benzilamino) benzil alkohol; 2-(2’amino-benzil)-o-metil-benzil alkohol dalam Justicia gendarussa Burm. f yang memberi potensi sebagai senyawa toksik dan menentukan Hubungan Kuantitatif Struktur-Aktivitas antara sifat fisikokimia dari senyawa yang sudah terisolasi dari J. gendarussa dengan prediksi toksisitasnya secara in silico.

ix

gendarussa melului software komputer. Penelitian ini dilakukan dengan

menentukan sifat kimia fisika yang kemudian di prediksi toksisitasnya menggunakan dua software online yaitu ACD/I-Lab, Osiris Property Explorer dan software offline yaitu ToxTree.

Dari hasil penelitian menggunakan software online ACD/I-Lab diketahui kandungan senyawa flavonoid turunan apigenin berpotensi memiliki efek buruk yang dapat mempengaruhi Health Effects. Selain menggunakan software online tersebut, digunakan juga Osiris Property

Explorer didapatkan urutan senyawa yang memiliki nilai drug score dari

yang paling baik menuju paling buruk adalah Justidrusamid B > Justidrusamid A > 2-(2’amino-benzil)-o-metil-benzil alkohol > 2-amino-o-metil benzil alkohol > Justidrusamid D > 2-(2’-amino-benzilamino) benzil alkohol > Justidrusamid C > 2-amino benzil alkohol > Gendarusin A = Gendarusin B = Gendarusin C = Gendarusin D = Gendarusin E. Senyawa yang memiliki drug score paling baik, mempunyai potensi baik sebagai kandidat obat baru. Prediksi toksisitas menggunakan software offline

Toxtree didapatkan senyawa alkaloid 2-amino benzil alkohol dan

2-(2’-amino-benzilamino)benzil alkohol memiliki sifat karsinogen.

Pada Hubungan Kuantitatif Struktur-Aktivitas, LogP digunakan sebagai parameter hidrofobik, MR sebagai parameter sterik dan energi minimum sebagai parameter elektronik.Nilai-nilai parameter tersebut dihubungkan dengan toksisitas LD50 (Mouse Oral) lalu diolah

menggunakan program SPSS dan didapatkan delapan persamaan regresi. Terdapat hubungan linier antara toksisitas LD50 dengan parameter lipofilik,

elektronik, dan sterik serta diketahui bahwa parameter yang paling berpengaruh adalah parameter lipofilik. Korelasi antara toksisitas LD50

x

ABSTRACT

IN SILICO STUDY FOR TOXICITY OF FLAVONOID AND

ALKALOID COMPOUNDS IN Justicia gendarussa Burm.f. Five flavonoid compounds were found in J.gendarussa that had been structurally identified as gendarusin A, B, C, D, E and some of the alkaloid compounds were 2-aminobenzyl alcohol; 2-amino-o-methyl benzyl alcohol; 2-(2’-amino-benzylamino) benzyl alcohol; 2-(2’amino-benzyl)-o-methyl-benzyl alcohol and also four new alkaloids had been identified as Justidrusamide A, B, C and D. The study aims to investigate which

compounds are potentially toxic from the 13 compounds by in silico study.

The method used in this study was in silico using ACD/I-Lab online and Osiris Property Explorer online and the offline program used was Toxtree. The results of ACD/I-Lab program showed that the flavonoid compounds had poorly effects in the health effects test. In the Osiris Property, it showed that Justidrusamide B had a good drug score. In the offline program, Toxtree, it showed that the alkaloid compounds 2-aminobenzyl alcohol and 2-(2’-amino-benzylamino) benzyl alcohol had carcinogenicity. In the quantitative relationship of Structure-Activity that were processed using SPSS program used three parameters, lipophilic, electronic and steric. There was a linear correlation between in silico toxicity and lipophilic parameters, the equation expresses that the lipophilic parameters which is logP has a meaningful linear correlation toxicity.

xi DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR... vi

RINGKASAN... viii

ABSTRACT... x

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR TABEL ... xv

DAFTAR GAMBAR... xvi

DAFTAR LAMPIRAN... xviii

DAFTAR SINGKATAN... xix

BAB I. PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Rumusan Masalah... 6

1.3. Tujuan Penelitian... ... 6

1.4. Manfaat Penelitian... 7

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA... 8

2.1. Tinjauan tentang tanaman Justicia gendarussa Burm. f 8 2.1.1 Klasifikasi Justicia gendarussa Burm. f. ... 8

2.1.2 Morfologi Tanaman... 2.1.3 Penyebaran dan tempat tumbuh... 9 10 2.1.4 Kandungan Tanaman... 10

2.1.5 Kegunaan Tanaman... 2.1.6 Karakteristik Fisika Kimia yang Terisolasi... 13 13 2.2. Tinjauan Tentang Flavonoid... 14

2.2.1 Flavonoid O-Glikosida... 16 2.2.2 Flavonoid C-Glikosida... 2.2.3 Manfaat Flavonoid...

xii

2.3. Tinjauan Tentang Alkaloid ... 19

2.3.1 Manfaat Alkaloid... 24

2.4. Tinjauan Tentang Senyawa Beracun... 2.4.1 Tinjauan tentang Senyawa Beracun pada 2.5. Tinjauan Tentang Uji Toksisitas... 2.5.1 Macam Studi Toksisitas... 32 33 2.6. Penelitian Toksisitas J.gendarussa... 2.6.1 Penelitian Toksisitas secara in vivo... 2.6.2 Penelitian Toksisitas secara in vitro... 37 37 38 2.7. Studi Toksisitas secara In silico... 2.8. Tinjauan Tentang In Silico... 39 40 2.8.1 Ligand Based Methode... 41

2.8.2 Program Komputer... 42

2.9. Tinjauan Tentang Ikatan Kimia... 43

2.9.1 Ikatan Kovalen... 43

2.9.2 Ikatan Ionik... 44

2.9.3 Ikatan Hidrogen... 45

2.9.4 Interaksi Ion-Dipol dan Dipol-Dipol... 46

2.9.5 Ikatan Van der Waal’s... 46

2.9.6 Ikatan Hidrofob... 47

2.9.7 Transfer Muatan... 48

2.10. Tinjauan tentang Hukum Lima Lipinski... 50b BAB III. KERANGKA KONSEPTUAL... 51

xiii

3.2. Hipotesis... 53

3.3. Skema Kerangka Konseptual... 54

BAB IV. METODOLOGI PENELITIAN ... 55

4.1. Bahan dan Alat... 55

4.1.1 Bahan... 55

4.1.2 Alat... 55

4.2. Metodologi Penelitian... 56

4.2.1 Preparasi Ligan... 59

4.2.2 Penentuan Sifat Kimia Fisika Ligan... 60

4.2.3 Penentuan Toksisitas menggunakan ACD/I-Lab Online... 4.2.4 Prediksi Absorbsi Menggunakan Osiris Property Explorer Online... 4.2.5 Prediksi Absorbsi Menggunakan Toxtree Offline... 61 62 62 4.3. Skema Kerja... 64

4.3.1 Penentuan Sifat Kimia Fisika Ligan... 64

4.3.2 Preparasi Ligan dalam bentuk 3D... 4.3.3 Prediksi Toksisitas Menggunakan ACD/I-Lab Online... 65 66 4.3.4 Prediksi Toksisitas Menggunakan Osiris Property Online... 67 4.3.5 Prediksi Toksisitas Menggunakan Toxtree Offline... 68 BAB V. HASIL PENGAMATAN... 69

5.1. Hasil Pembuatan Struktur 2 Dimensi dan 3 Dimensi... 69

xiv

5.3. Prediksi Toksisitas Menggunakan ACD/I-Lab Online... 5.4. Prediksi Toksisitas Menggunakan Osiris Property

Online... 5.5. Prediksi Toksisitas Menggunakan Toxtree Offline... 5.6. Hubungan Kuantitatif Struktur-Aktivitas (Toksisitas) Senyawa... 5.6.1 Persamaan Regresi Hubungan Kuantitatif

Struktur-Aktivitas... 6.1.1 Prediksi Toksisitas dengan menggunakan

ACD/I-Lab Online... 6.1.2 Prediksi Toksisitas dengan menggunakan Osiris

Property Online... 6.1.3 Prediksi Toksisitas dengan menggunakan

Toxtree Offline...

BAB VII. KESIMPULAN DAN SARAN... 94

7.1. Kesimpulan... 94

7.2. Saran... 95

DAFTAR PUSTAKA... 96

xv

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

II.1 Struktur alkaloid yang ditemukan di tanaman... 20

II.2 Manfaat alkaloid... 25

II.3 Daftar beberapa senyawa toksik yang terdapat di dalam database program... 30

II.4 Klasifikasi Zat Kimia Sesuai dengan Toksisitas Relatifnya... 34

IV.1 Senyawa flavonoid dan alkaloid pada J.gendarussa... 56

V.1 Gambar struktur 2D dan 3D kandungan senyawa pada J.gendarussa... 67

V.2 Hasil penentuan Energi Minimal dengan MMFF94... 71

V.3 Hasil Penentuan Sifat Kimia Fisika... 74

V.4 Hasil Penentuan menggunakan ACD/I-Lab Online... 75

V.5 Hasil Penentuan menggunakan ACD/I-Lab Osiris Property Online... 78

V.6 Hasil Penentuan menggunakan Toxtree Offline... 80

V.7 Nilai parameter lipofilik, elektronik, sterik dari 13 senyawa pada J. gendarussa... 76

xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1 Tanaman Justicia gendarussa Burm f... 8

2.2 Struktur molekul alkaloid dalam daun J. Gendarussa. 10 2.3 Struktur molekul Alkaloid baru dalam daun J.gendarussa... 11

2.4 Beberapa senyawa gendarusin yang termasuk kelompok flavonoid yang ditemukan pada daun J.gendarussa... 12 2.5 Sistem Penomoran Turunan flavonoid ... 15

2.6 Gugus Kation pada asam amino arginin... 44

2.7 Ikatan Ion... 45

2.8 Struktur Asam orto-hidroksibenzoat dan Polimer dari asam para-hidroksibenzoat... 45

2.9 Ikatan hidrogen antara basa komplementer guanin dan sitosin dalam DNA... 46

2.10 Bentuk siklik metadon yang diakibatkan oleh interaksi dipol-dipol... 47

2.11 Ikatan Van der Waal’s………... 47

2.12 Interaksi melalui transfer muatan... 49

3.1 Skema Kerangka Konseptual ………... ₅₄

4.1 Bagan prosedur penentuan sifat fisika kimia menggunakan ChemBioDraw Ultra 12.0... 64

4.2 Bagan prosedur preparasi ligan dalam bentuk 3D…... ₆₅

xvii 4.5

Osiris Property Explorer Online... Bagan prosedur prediksi toksisitas menggunakan Toxtree Offline...

67

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

Lampiran 1 Screen Capture Program ChemBio Draw Ultra 12.0 ... 103 Lampiran 2 _{Screen Capture Program ChemBio 3D Ultra 12.0... 104}

Lampiran 3 Energi minimal dan gambar 3D dari 13 senyawa... 105

Lampiran 4 Hasil Gambar dan Penentuan Sifat Kimia Fisika 13

Senyawa... 118 Lampiran 5 Screen Capture Program ACD/I-Lab Online... 131

Lampiran 6 Screen Capture Hasil Penelitian

menggunakanACD/I-Lab Online... 132

Lampiran 7 Screen CaptureProgram Osiris Property Explorer

Online... 147

Lampiran 8 Screen Capture Hasil Penelitian menggunakan Osiris

Property Explorer Online... 148

Lampiran 9 Screen CaptureProgram Toxtree Offline... 150

Lampiran 10 Screen Capture Hasil Penelitian menggunakan Toxtree Offline... 151

Lampiran 11 Pengolahan Persamaan Regresi Hubungan Kuantitatif

xix

DAFTAR SINGKATAN

A1 : 2-amino benzil alkohol

A2 : 2-amino-o-metil benzil alkohol

A3 : 2-(2’-amino-benzilamino) benzil alkohol

A4 : 2-(2’amino-benzil)-o-metil-benzil alkohol

BM : Berat Molekul

CMR : Calculated Molar Refracticity

CS : Cardiovascular system

FDA : Food Drug Administration

GA : Gendarusin A

GB : Gendarusin B

GC : Gendarusin C

GD : Gendarusin D

GE : Gendarusin E

GI S : Gastrointestinal system

HIV : Human Immunodeficiency Virus

HKSA : Hubungan Kuantitatif Struktur & Aktivitas

IUPAC : International Union of Pure and Applied Chemistry

JA : Justidrusamides A

JB : Justidrusamides B

xx JD : Justidrusamides D

M o : Mouse/ Oral

MR : Molar Refracticity

MRDD : Maximum Recommended Daily Dose

OECD : Organisation for Economic Development

PCR : Polymerase Chain Reaction

QSAR : Quantitative Structure-Activity Relationship

R o : Rat/ Oral

RI : Reliability

SAs : Structural Alerts