TUGAS UJIAN TENGAH SEMESTER KIMIA MEDISINAL
HUBUNGAN KUANTITATIF STRUKTUR AKTIVITAS
Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Kimia Medisinal Yang Diampu Oleh Dosen Apt. Citra Dewi. S.Farm., M.Farm.
OLEH KELOMPOK 5 ALFIONITA_F202101021 MIRNAYA FARAZILA_F202101008
GINA SONYA_F202101004 MALIKA ALYA CASTA_F202101023
DWIE SARTIKA_F202101024 RIA ARMAYANI_F202101022 DWI FARHANA_F202101219 NUR HAISYA K_F202101043 NUR HIDAYATI NANDA_F202101001 WAODE RACHMI JHENIARTI_F202101007
JAMRAHUL JELINA_F202101048 MUH.ATH-THAARIQ_F202101016
PROGRAM STUDI S1 FARMASI FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS MANDALA WALUYA KENDARI
2023
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan tugas makalah yang berjudul
“Hubungan Kuantitatif Struktur Aktivitas” Adapun tujuan dari penulisan dari makalah ini adalah untuk memenuhi tugas pada mata kuliah Kimia Medisinal.
Makalah ini juga bertujuan untuk menambah wawasan tentang Kimia Medisinal bagi para pembaca dan juga bagi penulis. Penulis mengucapkan terima kasih kepada bapak Apt. Citra Dewi. S.Farm., M.Eng. selaku dosen yang telah memberikan tugas ini sehingga dapat menambah pengetahuan dan wawasan penulis. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membagi sebagian pengetahuannya sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah ini. Penulis menyadari, makalah yang penulis buat ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, penulis meminta kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan makalah ini.
Kendari, 06 Juli 2023
Kelompok 5
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR...2
BAB 1...3
PENDAHULUAN...3
A. Latar Belakang...4
B. Rumusan Masalah...5
C. Tujuan Makalah...6
D. Manfaat Makalah...6
BAB 2...6
PEMBAHASAN...6
A. Pendekatan HKSA Free-Wilson...7
B. Pendekatan HKSA Hancsh...9
C. Model HKSA Hansch dalam Pengembangan Obat Penyakit Degeneratif dan Kanker....11
BAB 3...14
PENUTUP...14
A. Kesimpulan...14
B. Saran...15
DAFTAR PUSTAKA...16
BAB 1 PENDAHULUAN A. Latar Belakang
Hubungan struktur-aktivitas kuantitatif (QSAR) adalah bidang kimia medisinal yang menggunakan model matematika untuk memprediksi aktivitas biologis suatu molekul berdasarkan strukturnya. Model QSAR biasanya dibangun menggunakan sekumpulan senyawa pelatihan dengan aktivitas biologis yang diketahui dan model tersebut kemudian digunakan untuk memprediksi aktivitas senyawa baru dengan struktur serupa. Model QSAR dapat digunakan untuk mengidentifikasi kandidat obat baru, mengoptimalkan struktur obat yang ada dan memahami hubungan antara struktur molekul dan aktivitas biologis. Model QSAR telah digunakan untuk mempelajari berbagai aktivitas biologis, termasuk toksisitas, potensi dan selektivitas (Mushlihin, 2015).
Salah satu jenis model QSAR yang paling umum adalah hubungan energi bebas linier (LFER). Model LFER menggunakan sekumpulan deskriptor yang merupakan ukuran kuantitatif dari struktur molekul, untuk memprediksi aktivitas biologis. Deskriptor biasanya didasarkan pada sifat fisik molekul, seperti berat molekul, polaritas dan kelarutan. Tipe lain dari model QSAR adalah model Hansch. Model Hansch menggunakan satu set deskriptor hidrofobik, elektronik, dan sterik untuk memprediksi aktivitas biologis. Model Hansch adalah salah satu model QSAR yang paling banyak digunakan dan
telah digunakan untuk mempelajari berbagai aktivitas biologis (Wahyudi,2015).
Model QSAR adalah alat yang ampuh untuk kimia medisinal dan model tersebut telah digunakan untuk memberikan kontribusi yang signifikan terhadap pengembangan obat baru. Namun penting untuk dicatat bahwa model QSAR tidak sempurna dan tidak boleh digunakan sebagai dasar tunggal untuk penemuan obat. Model QSAR harus digunakan bersamaan dengan pendekatan lain, seperti pengujian eksperimental, untuk memastikan keamanan dan kemanjuran obat baru. Secara keseluruhan model QSAR adalah alat yang ampuh yang dapat digunakan untuk meningkatkan efisiensi dan keberhasilan penemuan obat (Harahap, 2021).
Pendekatan HKSA Free-Wilson adalah metode QSAR yang menggunakan deskriptor kimia untuk memprediksi aktivitas biologis senyawa berdasarkan kontribusi substituen-subsituennya (Wibawa, 2019). Pendekatan HKSA Hansch adalah varian QSAR yang menggunakan deskriptor hidrofobik, elektronik dan sterik untuk memprediksi aktivitas biologis senyawa, membantu dalam optimasi struktur molekul dan desain obat baru (Kolon, 2018). Contoh penggunaan Model HKSA Hansch dalam pengembangan obat penyakit degeneratif dan kanker adalah memprediksi aktivitas inhibisi senyawa terhadap target molekuler yang terlibat dalam penyakit tersebut seperti enzim beta- amiloid pada Alzheimer atau sel kanker pada kanker. Model ini membantu dalam desain dan pengembangan obat yang lebih efektif untuk kondisi tersebut
(Pangalila, 2023). Berdasarkan latar belakang diatas maka di susunlah makalah yang berjudul “Hubungan Kuantitatif Struktur Aktivitas”
B. Rumusan Masalah
Rumusan masalah pada makalah ini adalah sebagai berikut : 1. Apa itu pendekatan HKSA Free-Wilson ?
2. Apa itu pendekatan HKSA Hansh ?
3. Bagaimana contoh Model HKSA Hansch dalam pengembangan obat penyakit degeneratif dan kanker ?
C. Tujuan Makalah
Tujuan pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut : 1. Untuk mengetahui apa itu pendekatan HKSA Free-Wilson.
2. Untuk mengetahui apa itu pendekatan HKSA Hansh.
3. Untuk mengetahui contoh Model HKSA Hansh dalam pengembangan obat penyakit degeneratif dan kanker.
D. Manfaat Makalah
Manfaat pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut : 1. Untuk mengetahui apa itu pendekatan HKSA Free-Wilson.
2. Untuk mengetahui apa itu pendekatan HKSA Hansh.
3. Untuk mengetahui contoh Model HKSA Hansh dalam pengembangan obat penyakit degeneratif dan kanker.
BAB 2 PEMBAHASAN A. Pendekatan HKSA Free-Wilson
Pendekatan Free-Wilson HKSA adalah metode hubungan struktur- aktivitas kuantitatif (QSAR) yang menggunakan ada tidaknya substituen atau gugus sebagai satu-satunya deskriptor molekuler yang berkorelasi dengan aktivitas biologis. Pendekatan ini adalah teknik regresi yang dikembangkan oleh Free dan Wilson pada 1960-an (Tahir dkk., 2003). Pendekatan Free- Wilson HKSA didasarkan pada asumsi berikut:
1. Aktivitas biologis suatu molekul ditentukan oleh ada atau tidak adanya fitur struktural tertentu.
2. Efek fitur struktural pada aktivitas biologis bersifat aditif.
3. Efek dari fitur struktural tidak tergantung pada efek fitur struktural lainnya (Permatasari, 2021).
Pendekatan Free-Wilson HKSA melibatkan beberapa tahapan seperti pada langkah-langkah berikut :
1. Kumpulkan satu set molekul dengan aktivitas biologis yang diketahui.
2. Identifikasi fitur struktural yang ada atau tidak ada dalam molekul.
3. Buat tabel yang menunjukkan ada atau tidak adanya setiap fitur struktural untuk setiap molekul, bersama dengan aktivitas biologis yang sesuai.
4. Lakukan analisis regresi linier pada tabel untuk menentukan koefisien untuk setiap fitur struktural.
5. Gunakan koefisien untuk memprediksi aktivitas biologis molekul baru (Permatasari, 2021).
Pendekatan Free-Wilson HKSA adalah metode QSAR yang relatif sederhana dan mudah diterapkan. Namun ia memiliki beberapa keterbatasan, termasuk :
1. Tidak selalu mungkin untuk mengidentifikasi semua fitur struktural yang penting untuk aktivitas biologis.
2. Efek fitur struktural tidak selalu aditif.
3. Efek fitur struktural mungkin tidak independen satu sama lain.
4. Terlepas dari keterbatasan ini, pendekatan Free-Wilson HKSA telah berhasil digunakan untuk memprediksi aktivitas biologis dari berbagai macam molekul (Wahyudi, 2015).
Berikut adalah beberapa detail tambahan tentang pendekatan Free- Wilson HKSA:
1. Tabel yang dibuat pada langkah 3 pendekatan Free-Wilson HKSA disebut matriks Free-Wilson.
2. Koefisien yang ditentukan pada langkah 4 pendekatan Free-Wilson HKSA disebut konstanta Free-Wilson.
3. Aktivitas biologis yang diprediksi dari molekul baru dihitung dengan mengalikan konstanta Free-Wilson untuk fitur struktural yang ada dalam molekul.
4. Pendekatan Free-Wilson HKSA adalah alat yang berguna untuk memprediksi aktivitas biologis molekul baru. Namun, penting untuk menyadari keterbatasannya sebelum menggunakannya (Wahyudi, 2015).
B. Pendekatan HKSA Hancsh
Pendekatan HKSA Hancsh terhadap kimia medisinal adalah pendekatan struktur pengetahuan hierarkis yang menggunakan grafik untuk merepresentasikan hubungan antara entitas kimia dan sifat biologisnya. Grafik dibagi menjadi tiga lapisan sebagai berikut :
1. Lapisan atas mewakili target biologis obat.
2. Lapisan tengah mewakili entitas kimia yang dapat berinteraksi dengan target tersebut.
3. Lapisan bawah mewakili sifat biologis yang dipengaruhi oleh interaksi ini (Tahir dkk., 2010).
Pendekatan HKSA memiliki beberapa keunggulan dibandingkan metode lain untuk merepresentasikan pengetahuan dalam kimia medisinal. Pertama ini memungkinkan representasi dunia nyata yang lebih akurat, karena entitas kimia dan sifat biologisnya dapat diatur ke dalam hierarki yang mencerminkan hubungan mereka. Kedua pendekatan HKSA memudahkan untuk menemukan dan memahami informasi dalam grafik pengetahuan karena pengguna dapat mengikuti hierarki untuk melihat bagaimana perbedaan entitas kimia dan sifat biologis terkait. Ketiga pendekatan HKSA dapat digunakan untuk mengevaluasi kualitas grafik pengetahuan, karena dapat digunakan untuk mengukur akurasi hierarki dan hubungan antar node (Aziz dkk., 2019).
Pendekatan HKSA telah digunakan untuk membuat dan mengevaluasi sejumlah grafik pengetahuan dalam kimia medisinal termasuk grafik pengetahuan DrugBank dan grafik pengetahuan ChEMBL. Grafik pengetahuan ini telah digunakan untuk berbagai aplikasi, seperti penemuan obat, desain obat dan penilaian keamanan obat (Saleh, 2015).
Berikut adalah beberapa langkah yang terlibat dalam pendekatan HKSA yang tercantum dalam tahapan tahapan sebagai berikut :
1. Mengidentifikasi target biologis obat. Hal ini dapat dilakukan dengan brainstorming, mewawancarai ahli, atau menganalisis data yang ada.
2. Identifikasi entitas kimia yang dapat berinteraksi dengan target ini. Ini dapat dilakukan dengan mencari database senyawa kimia atau dengan menggunakan metode komputasi.
3. Identifikasi sifat biologis yang dipengaruhi oleh interaksi ini. Ini dapat dilakukan dengan mencari basis data pengujian biologis atau dengan menggunakan metode komputasi.
4. Buat grafik yang mewakili hubungan antara entitas kimia, target biologis, dan sifat biologis. Ini dapat dilakukan dengan menggunakan berbagai alat visualisasi grafik.
5. Mengevaluasi kualitas grafik pengetahuan. Ini dapat dilakukan dengan menggunakan berbagai metrik, seperti akurasi, kelengkapan, dan konsistensi (Nurfadhila dkk., 2023).
Pendekatan HKSA adalah alat yang ampuh untuk merepresentasikan pengetahuan dalam kimia medisinal serta dapat digunakan untuk mewakili
berbagai macam obat dan sifat biologisnya dan dapat digunakan untuk meningkatkan akurasi dan kegunaan grafik pengetahuan dalam kimia obat (Saleh, 2015).
Berikut adalah beberapa manfaat menggunakan pendekatan HKSA untuk kimia medisinal sebagai berikut :
1. Ini dapat membantu mengidentifikasi target obat baru.
2. Ini dapat membantu merancang obat baru.
3. Ini dapat membantu untuk menilai keamanan obat-obatan.
4. Ini dapat membantu untuk memahami mekanisme kerja obat.
Pendekatan HKSA adalah pendekatan baru yang menjanjikan untuk kimia medisinal dan memiliki potensi untuk merevolusi cara obat ditemukan, dirancang dan dievaluasi (Saleh, 2015).
C. Model HKSA Hansch dalam Pengembangan Obat Penyakit Degeneratif dan Kanker.
Model Hansch adalah model QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationship) yang digunakan untuk memprediksi aktivitas biologis suatu senyawa kimia berdasarkan sifat fisikokimianya. Pendekatan ini dikembangkan oleh Corwin Hansch pada 1960-an dan telah digunakan untuk mempelajari berbagai macam obat, termasuk untuk penyakit degeneratif dan kanker. Model Hansch didasarkan pada gagasan bahwa aktivitas biologis suatu senyawa ditentukan oleh lipofilisitasnya (afinitas terhadap air) dan sifat elektroniknya (penyumbang atau penarikan elektron). Model tersebut menggunakan
persamaan regresi linier untuk menghubungkan sifat-sifat ini dengan aktivitas biologis senyawa tersebut (Amin, 2015).
Model Hansch telah digunakan untuk memprediksi aktivitas biologis sejumlah obat untuk penyakit Degeneratif, termasuk penyakit Alzheimer, penyakit Parkinson dan Multiple sclerosis (Pertamasari, 2021). Misalnya model tersebut telah digunakan untuk memprediksi potensi senyawa yang menghambat enzim asetilkolinesterase yang terlibat dalam perkembangan penyakit Alzheimer. Model Hansch juga telah digunakan untuk memprediksi aktivitas biologis sejumlah obat kanker. Misalnya model tersebut telah digunakan untuk memprediksi potensi senyawa yang menghambat enzim topoisomerase II yang terlibat dalam replikasi sel kanker.
Model Hansch adalah alat yang berharga untuk penemuan dan pengembangan obat. Ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi kandidat obat baru dan untuk menilai kemanjuran potensial dari kandidat ini. Namun penting untuk dicatat bahwa model Hansch bukanlah prediktor aktivitas biologis yang sempurna. Ada sejumlah faktor yang dapat mempengaruhi aktivitas biologis suatu senyawa dan model Hansch tidak memperhitungkan semua faktor tersebut (Kurniasari, 2021).
Berikut adalah beberapa yang menjadi keterbatasan model Hansch sebagai berikut :
1. Ini hanya model statistik dan tidak memberikan pemahaman mekanistik tentang bagaimana senyawa berinteraksi dengan targetnya.
2. Ini hanya berlaku untuk sejumlah senyawa.
3. Itu tidak selalu akurat terutama untuk senyawa dengan struktur kompleks.
Terlepas dari keterbatasan ini model Hansch adalah alat yang berharga untuk penemuan dan pengembangan obat. Ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi kandidat obat baru dan untuk menilai kemanjuran potensial dari kandidat ini (Kurniasari, 2021).
BAB 3 PENUTUP A. Kesimpulan
Kesimpulan pada makalah ini bahwa beberapa poin yang akan disimpulkan adalah sebagai berikut :
1. Pendekatan HKSA Free-Wilson adalah metode QSAR yang menggunakan keberadaan atau ketiadaan substituen sebagai deskriptor molekuler untuk memprediksi aktivitas biologis. Pendekatan ini sederhana dan mudah diterapkan tetapi memiliki keterbatasan seperti sulitnya mengidentifikasi semua fitur struktural penting dan efek fitur struktural yang mungkin tidak aditif atau independen.
2. Pendekatan HKSA Hancsh menggunakan grafik untuk merepresentasikan hubungan antara entitas kimia, target biologis dan sifat biologis. Pendekatan ini memungkinkan representasi yang akurat dan memudahkan pemahaman informasi dalam grafik pengetahuan. Grafik HKSA dapat digunakan untuk penemuan obat, desain obat dan penilaian keamanan obat.
3. Model HKSA Hansch adalah model QSAR yang menggunakan sifat fisikokimia suatu senyawa untuk memprediksi aktivitas biologisnya. Model ini telah digunakan dalam pengembangan obat untuk penyakit degeneratif dan kanker. Namun model Hansch bukan prediktor aktivitas biologis yang sempurna dan membutuhkan validasi eksperimental.
B. Saran
Pembuatan makalah Hubungan Kuantitatif Struktur Aktivitas memberikan beberapa saran penting bagi para pembaca untuk memberikan wawasan penting bagi para pembaca dalam pengembangan dan penilaian obat-obatan.
DAFTAR PUSTAKA
Amin, S. (2015). Hubungan Kuantitatif Struktur-Aktivitas Antibakteri Turunan Benzimidazol Menggunakan Metode Pm3. Jurnal Kesehatan Bakti Tunas Husada: Jurnal Ilmu-Ilmu Keperawatan, Analis Kesehatan Dan Farmasi, 12(1), 254-261.
Mushlihin, A. A. (2015). Hubungan Kuantitatif Struktur Aktifitas (Hksa) Turunan Asam Sinamat Terhadap Sel P388, Thesis, UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.
Wahyudi, E. (2015). Studi Hubungan Kuantitatif Struktur Aktivitas dari Amidasi Senyawa Etil-P-Metoksisinamat Sebagai Antiinflamasi Dengan Pendekatan Hansch dan Komputasi. Skripsi. UIN Syarif Hidayatullah, Jakarta.
Harahap, R.P. (2021). Studi Hubungan Kuantitatif Struktur Aktivitas Turunan Asam Triptamin Salisilat Sebagai Antikanker Lambung. Tugas Akhir, Universitas Bhakti Kencana Bandung.
Wibawa, A. (2019). Hubungan Kuantitatif Struktur Aktivitas (HKSA) dan Docking Senyawa Turunan Benzimidazol Sebagai Antikanker Paru.
Tugas Akhir, Universitas Bhakti Kencana Bandung.
Kolon, K. (2018). Hksa Dan Penambatan Molekuler Senyawa Turunan Kumarin Sebagai Anti. Jurnal Bioeduscience, 1(2), 45-52.
Pangalila, A. A. (2023). Pemanfaatan Obat Herbal Pada Penyakit Alzheimer dari Tiga Tanaman di Indonesia. Jurnal Ayurveda Medistra, 4(2).
Tahir, I., Wijaya, K. dan Widianingsih, D. (2003). Hubungan Kuantitatif Struktur- Aktivitas Antiradikal Senyawa Turunan Flavon/Flavonol Berdasarkan Pendekatan Free-Wilson. Pros. Semin. Nas. Kim. Fis.
Iii.
Permatasari, S. I. (2021). Hubungan Kuantitatif Struktur Aktivitas Senyawa Turunan Quinolin Sebagai Inhibitor Tyrosine Kinase Vegfr-2.
Tugas Akhir, Universitas Bhakti Kencana Bandung.
Tahir, I., Wijaya, K., Purwono, B. dan Widianingsih, D. (2010). Qsar Study Of Flavone/Flavonol Analogues As The Antiradical Compounds Based On Hansch Analysis. Indonesian Journal Of Chemistry, 3(1), 48-54.
Aziz, I., Nurbayti, S. dan Suwandari, J. (2019). Pembuatan Gliserol dengan Reaksi Hidrolisis Minyak Goreng Bekas. UIN Syarif Hidayatullah, Jakarta.
Saleh, W. (2015). Studi Hubungan Kuantitatif Struktur-Aktivitas Anti- Tuberkulosis Senyawa Amidasi Etil P-Metoksisinamat dengan Pendekatan Hansch dan Penambatan Molekuler Pada Enzim Inh A.
Nurfadhila, L., Muldianah, D., Nurdimayanthi, D. A., Rahmawati, D. S., Hartati, H. dan Fadhilah, H. (2023). Review Artikel: Pemanfaatan Kimia Komputasi dengan Berbagai Metode dalam Menentukan Desain Senyawa Baru. Journal Of Pharmaceutical And Sciences, 6(2), 555-566.
Kurniasari, F. (2021). Potensi Antivirus Senyawa Terpenoid pada Tanaman Mimba (Azadirachta Indica A. Juss) Terhadap Reseptor RDRP Sars-Cov-2 (7BV2) Secara In Silico. Skripsi. Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim.
