Journal of Pharmaceutical and Sciences Electronic ISSN: 2656-3088 DOI: https://doi.
org/10.
36490/journal-jps.
Homepage: https://journal-jps.
ORIGINAL ARTICLE
JPS.
2024, 7.
, 130-137
In silico study of Echinochrome-A.
Spinochrome-A, and Echinamine-A compounds in Echinometra mathaei in inhibiting the maltase-glucoamylase enzym as an antidiabetic.
Studi in silico senyawa Echinochrome-A.
Spinochrome-A, and Echinamine-A pada Echinometra mathaei dalam menghambat enzim maltase-glucoamylase sebagai Intan Prasetyanti a*.
Angelica Kresnamurti a a Program Studi Farmasi.
Fakultas Kedokteran.
Universitas Hang Tuah.
Surabaya.
Jawa Timur.
Indonesia.
*Corresponding Authors: intankp@hangtuah.
Abstract DM can be caused by the release and absorption of glucose in the small intestine by digestive enzymes.
Inhibition of this enzyme can help manage DM.
Human Maltase-glucoamylase (MGA) is an enzyme in the small intestine that is responsible for catalyzing the release of glucose from carbohydrate digestion.
inhibiting this enzyme, it is hoped that glucose in type 2 diabetes patients can be controlled.
Analyze the potential of Echinochrome-A.
Spinochrome-A, and Echinamine-A in Echinometra mathaei extract as an antidiabetic using molecular docking.
Molecular docking using Echinochrome-A.
Spinochrome-A.
Echinamine-A as a compound test and Miglitol as standard for the Human Maltase-glucoamylase receptor.
Echinochrome-A.
Spinochrome-A, and Echinamine-A has an affinity and hidrogen bonds with amino acid residues that are not significantly different from Miglitol, so that Echinochrome-A.
Spinochrome-A, and Echinamine-A has potential as an antidiabetic.
Keywords: Molecular docking.
Sea urchin.
Echinochrome-A.
Spinochrome-A.
Echinamine-A.
Echinometra mathaei.
Human maltase-glucoamylase.
Abstrak DM dapat disebabkan oleh adanya pelepasan dan penyerapan glukosa di usus kecil oleh enzim pencernaan.
Penghambatan enzim tersebut dapat membantu pengelolaan DM.
Human Maltase-glucoamylase (MGA) merupakan salah satu enzim pada usus kecil yang bertanggungjawab untuk mengkatalisis pelepasan glukosa dari pencernaan karbohidrat.
Dengan menghambat enzim ini diharapkan glukosa pada pasien diabetes tipe 2 dapat terkontrol.
Menganalisis potensi Echinochrome-A.
Spinochrome-A, dan Echinamine-A pada ekstrak Echinometra mathaei sebagai antidiabetes dengan menggunakan molekular doking.
Molekular doking menggunakan Echinochrome-A.
Spinochrome-A, dan Echinamine-A sebagai senyawa uji dan Miglitol sebagai pembanding terhadap reseptor Human Maltase-glucoamylase .
CTT).
Echinochrome-A.
Spinochrome-A.
Echinamine-A memiliki afinitas dan ikatan hidrogen dengan residu asam amino yang tidak berbeda signifikan dengan Miglitol, sehingga Echinochrome-A.
Spinochrome-A, dan Echinamine-A berpotensi sebagai Kata Kunci: Molekular doking.
Sea urchin.
Echinochrome-A.
Spinochrome-A.
Echinamine-A.
Echinometra mathaei.
Human maltase-glucoamylase.
Electronic ISSN : 2656-3088 Homepage: https://w.
journal-jps.
Journal of Pharmaceutical and Sciences 2024.
, .
- https://doi.
org/10.
36490/journal-jps.
Copyright A 2020 The author.
You are free to : Share .
opy and redistribute the material in any medium or forma.
and Adapt .
emix, transform, and build upon the materia.
under the following terms:
Attribution Ai You must give appropriate credit, provide a link to the license, and indicate if changes were made.
You may do so in any reasonable manner, but not in any way that suggests the licensor endorses you or your use.
NonCommercial Ai You may not use the material for commercial purposes.
ShareAlike Ai If you remix, transform, or build upon the material, you must distribute your contributions under the same license as the original.
Content from this work may be used under the terms of the a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.
0 International (CC BY-NC-SA 4.
License Article History:
Received: 01/03/2024.
Revised: 01/04/2024 Accepted: 01/04/2024.
Available Online : 30/06/2024 QR access this Article https://doi.
org/10.
36490/journal-jps.
Pendahuluan Penyakit Diabetes melitus (DM) merupkan penyakit kronis yang disebabkan karena pankreas tidak cukup memproduksi insulin (DM tipe .
atau ketika tubuh tidak dapat efektif menggunakan insulin yang sudah diproduksi (DM tipe .
Menurut World Health Organization (WHO) jumlah penderita DM semakin meningkat setiap tahunnya, hal tersebut dapat dilihat dari data antara tahun 2000 hingga 2019 terdapat 3% kenaikkan jumlah kematian karna DM .
Pedoman terapi terhadap penyakit DM adalah dengan memberikan insulin untuk terapi DM tipe 1, dan pemberian obat golongan sulfonilurea, meglitinide, biguanide, thiazolidinedion, inhibitor SGLT-2, inhibitor glukosidase, inhibitor DPP-4, incretin, agonis reseptor GLP-1.
Pemilihan obat DM tipe 2 disesuaikan dengan kondisi dari pasien dimana selama 3 bulan diamati, jika tidak terdapat penurunan glukosa darah maka pasien diberikan obat dengan golongan yang lain .
Pelepasan dan penyerapan glukosa di usus kecil oleh enzim pencernaan alpha amilase dan alpha glukosidase dari karbohidrat dan lemak yang dikonsumsi dapat meningkatkan glukosa darah.
Oleh sebab itu penghambatan enzim pencernaan tersebut dapat membantu pengelolaan DM .
Penelitian terkait bahan alam sumber daya dari laut masih sangat terbatas untuk antidiabetes.
Indonesia adalah negara yang memiliki kekayaan sumber daya laut.
Contohnya adalah bulu babi dengan nama latin Echinometra mathaei kelas Echinoidea.
Pada bulu babi, terdapat Gonad yang mengandung Echinochrome-A.
Spinochrome-A, dan Echinamine-A .
, 5, .
Pengujian ekstrak etanol 70% bulu babi sebagai antidiabetes pernah dilakukan terhadap tikus yang telah diinduksi aloksan, hasilnya menunjukkan bahwa tikus tersebut mengalami penurunan kadar glukosa darah.
Potensi ekstrak bulu babi sebagai antidiabetes dibuktikan dengan pemberian ekstrak etanol 70% Echinometra mathaei dengan dosis 400 mg/kg BB pada tikus yang telah diinduksi aloksan.
Penurunan glukosa darah tersebut karena mekanisme kerja antioksidan yang dapat menurunkan laju peningkatan glukosa darah .
, 8, .
Molekular doking merupakan metode komputer yang menyediakan informasi terkait interaksi intermolekular protein, asam nukleat, lemak dan ligan .
Tujuannya adalah untuk mengoptimasi konformasi dari protein dan ligan dengan energi bebas yang minimal.
Penelitian menggunakan molekular doking merupakan pendekatan untuk studi penemuan obat baru dimana hal tersebut dapat mengurangi biaya dan waktu .
Human Maltase-glucoamylase (MGA) dengan kode PDB ID: 3CTT merupakan salah satu reseptor enzim -glukosidase pada saluran intestinal yang bekerja bersama sukrose-isomaltase dan amilase dalam metabolisme karbohidrat dan memecahnya menjadi glukosa.
Dengan menghambat enzim ini diharapkan terjadi penghambatan peningkatan glukosa dalam darah karena jalur pencernaan pati dapat tertunda sehingga produksi glukosa pada pasien diabetes tipe 2 dapat terkontrol .
, .
Pada pengujian molekular doking kali ini, ingin diketahui apakah ekstrak bulu babi yang mengandung Echinochrome-A.
Spinochrome-A, dan Echinamine-A memiliki afinitas terhadap reseptor alpha glukosidase sehingga diuji menggunakan protein target MGA dan dibandingkan hasilnya dengan Miglitol sebagai ligan pembanding untuk memastikan proses dan hasil doking berjalan dengan baik serta untuk mengetahui potensinya sebagai kandidat obat antidiabetes.
Miglitol disetujui oleh FDA (Food and Drug Administratio.
sejak tahun 1996 sebagai obat golongan inhibitor -glukosidase.
Mekanisme kerja obat antidiabetes golongan ini adalah dengan cara menghambat -glukosidase yang berperan dalam mengubah karbohidrat kompleks menjadi monosakarida pada saluran pencernaan.
Dengan kata lain obat golongan ini memperlambat penyerapan glukosa dan cocok digunakan untuk terapi pada pasien dengan DM tipe-2.
Namun terdapat efek samping obat yang pernah dilaporkan adalah nyeri perut, diare dan flatulen .
Electronic ISSN : 2656-3088 Homepage: https://w.
journal-jps.
Journal of Pharmaceutical and Sciences 2024.
, .
- https://doi.
org/10.
36490/journal-jps.
Berdasarkan hal tersebut, penting untuk melakukan pencarian dan pengembangan bahan alam terutama yang berasal dari biota laut atau marine yang berpotensi sebagai antidiabetes golongan -glukosidase.
Metode Penelitian Hardware Komputer dengan spesifikasi: Intel(R) Core(TM) i3-10110U processor (CPU) @ 2.
10GHz 8.
00 GB
Random Acces Memory (RAM) Windows 11.
Software ChemDraw 22.
Chem3D 22.
AutoDockTools 1.
7 (The Scripps Research Institute.
USA).
Protein Data Bank online tool .
ttps://w.
dan BIOVIA Discover Studio 2020.
Struktur 3D Echinochrome-A.
Spinochrome-A, dan Echinamine-A sebagai ligan/senyawa uji.
Miglitol sebagai ligan pembanding, makromolekul 3CTT (Human Maltase-glucoamylas.
Preparasi makromolekul 3CTT (Human Maltase-glucoamylas.
didapatkan dari pencarian pada situs https://w.
(Protein Data Ban.
kemudian di download, dioptimasi, dan dilakukan pemisahan residu.
Preparasi ligan Ligan yang digunakan adalah Echinochrome-A.
Spinochrome-A, dan Echinamine-A struktur 2Dnya dapat dilihat pada (Gambar .
Ligan tersebut dikopi dalam bentuk SMILES dengan menggunakan ChemDraw 22.
0 yang kemudian dikonversi ke dalam bentuk 3D menggunakan Chem3D 22.
Struktur tersebut kemudian dilakukan optimasi dengan menambahkan hidrogen, dan penambahan muatan.
Doking Senyawa uji yang digunakan adalah Echinochrome-A.
Spinochrome-A.
Echinamine-A.
Pembanding yang digunakan adalah Miglitol, obat ini diakui oleh Food and Drug Administration (FDA) sebagai obat yang dapat diberikan dalam terapi diabetes.
Molekular doking menggunakan AutoDockTools 1.
Koordinat binding site dari makromolekul adalah x = 1.
y = -16.
z= 20.
57 dengan ukuran box 40 x 40 x 40 unit.
Hasil dan Diskusi Makromolekul MGA (Gambar .
diunduh dengan kode PDB: 3CTT yang berikatan dengan ligan kokristal Casuarine dengan kode 3CU.
Reseptor ini disiapkan dengan menghilangkan bagian reseptor lain yang tidak digunakan, menghilangkan air, menghilangkan ligan kokristal dengan tujuan agar tidak mengganggu proses doking molekular.
Hal lain yang perlu dilakukan adalah menambahkan hidrogen polar, memperbaiki atom yang hilang dan menambahkan atom dan muatan.
Itu semua perlu dilakukan agar dapat menghasilkan afinitas yang baik dan membentuk interaksi yang stabil .
Identifikasi terhadap sisi aktif makromolekul dilakukan menggunakan ProteinPlus online tool dengan cara memasukkan makromolekul .
dan didapatkan hasil terbaik dengan drug score tertinggi yaitu 0,84 pada pocket rantai B (Gambar Poket molekul dapat digunakan dengan persyaratan RMSD < 2 yI yang artinya semakin rendah nilai resolusi reseptor, strukturnya semakin baik.
, .
Nilai RMSD dari penelitian ini adalah 0,708 yI yang artinya protokol doking dapat diterima atau dinyatakan valid sehingga dapat digunakan untuk proses doking lebih Ligan Echinochrome-A.
Spinochrome-A, dan Echinamine-A yang berikatan di active side poket protein Maltase-glucoamylase dapat dilihat pada Gambar 4.
Electronic ISSN : 2656-3088 Homepage: https://w.
journal-jps.
Journal of Pharmaceutical and Sciences 2024.
, .
- https://doi.
org/10.
36490/journal-jps.
Gambar 1.
Struktur 2D .
Echinochrome-A, .
Spinochrome-A, dan .
Echinamine Proses selanjutnya adalah dengan mempersiapkan ligan uji dan ligan pembanding yang akan digunakan untuk proses doking.
Ligan ujinya yaitu Echinochrome-A.
Spinochrome-A, dan Echinamine-A dan ligan pembanding yang digunakan adalah Miglitol.
Miglitol merupakan obat antidiabetes golongan inhibitor glukosidase dengan mekanisme kerja menghambat penyerapan karbohidrat dengan memperlampat penyerapan glukosa pada saluran pencernaan sehingga cocok digunakan untuk terapi diabetes tipe-2 .
Analisis serta visualisasi interaksi antara makromolekul dan ligan menggunakan BIOVIA untuk mengetahui ikatan hidrogen dan ikatan van der waals.
Gambar 2.
Struktur-3D Maltase-glucoamylase (MGA) Dalam interaksi tersebut dapat pula diketahui nilai estimated binding energy .
G) yang digunakan untuk memprediksi afinitas interaksi ligan pada reseptor dan estimated inhibition constant (K.
digunakan untuk memprediksi pada proses analisis in-vitro selanjutnya, dalam hal ini kaitannya dengan kemampuan enzim sebagai inhibitor.
Semakin rendah nilai iG dan nilai Ki maka affinitas ligan tersebut semakin tinggi .
Nilai tersebut dapat dilihat pada Tabel 1.
Pada tabel tersebut terlihat bahwa Echinochrome-A memiliki iG yang paling negatif yaitu -8,55 kcal/mol, hal tersebut menunjukkan bahwa afinitas dengan reseptor Maltase-glucoamylase paling tinggi dibanding dengan ligan uji lainnya yang memiliki iG -7,96 kcal/mol (Spinochrome-A) dan iG -6,41 kcal/mol (Echinamine-A).
Jika dibandingkan dengan iG ligan pembanding (Miglito.
yang memiliki nilai -9,86 kcal/mol terlihat bahwa sebenarnya nilai iG ligan uji tersebut tidak begitu jauh nilainya, dengan kata lain baik senyawa uji dan pembanding memiliki estimasi afinitas yang tidak terpaut jauh atau hampir sama terhadap reseptor yang digunakan.
Untuk nilai Ki dari ligan uji EchinamineA dan Spinochrome-A yang memiliki nilai Ki 1,46 AAM dan 19,89 AAM terlihat bahwa nilainya lebih kecil daripada Miglitol .
,52 AAM), artinya hal tersebut menunjukkan bahwa ligan uji Echinamine-A dan Spinochrome-A memiliki estimasi sebagai enzim inhibitor yang lebih baik pada reseptor yang digunakan dibandingkan dengan ligan pembanding.
Nilai Ki Echinochrome-A lebih besar dibanding dengan senyawa uji ataupun senyawa pembanding yaitu 542,65 AAM dikarenakan senyawa tersebut merupakan suatu polyhydroxy naphthoquinone yang memiliki aktivitas antidiabetes dengan mekanisme antioksidan.
Dimana mekanisme hipoglikeminya adalah dengan cara menghambat atau memperlambat kerusakan sel -pankreas yang ditimbulkan karena stres oksidatif.
Seperti diketahui bahwa stres oksidatif dapat meningkatkan potensi timbulnya penyakit kanker, diabetes dan penyakit degeneratif lainnya .
Dengan demikian Electronic ISSN : 2656-3088 Homepage: https://w.
journal-jps.
Journal of Pharmaceutical and Sciences 2024.
, .
- https://doi.
org/10.
36490/journal-jps.
kemungkinan besar senyawa Echinochrome-A memiliki afinitas yang tinggi pada reseptor MGA namun prediksi untuk hambatan terhadap enzim -glukosidasenya lebih rendah dibanding senyawa uji yang lain.
Dalam penelitian ini dilakukan interaksi antara ligan dan reseptor menggunakan BIOVIA untuk mengetahui ikatan hidrogen dan residu asam amino yang dapat dilihat pada (Gambar .
Ikatan hidrogen adalah ikatan yang terjadi antara atom hidrogen dengan atom elektronegatif (O.
F).
Ikatan hidrogen juga berpengaruh terhadap afinitas dari ligan pada reseptor karena interaksi elektrostatik antara oksigen dan nitrogen dari ligan dan atom hidrogen dari asam amino .
Lebih banyak ikatan yang terjadi dari senyawa pembanding dan senyawa uji maka lebih baik.
Ikatan hidrogen yang terbentuk antara ligan uji dan pembanding tidak berbeda signifikan karna memiliki sejumlah residu asam amino yang sama.
Residu asam amino yang sama menunjukkan kesamaan interaksi dengan kata lain menunjukkan semakin tinggi probalitas ligan/senyawa uji untuk memiliki aktivitas yang sama dengan ligan cocrystal .
Gambar 3.
Hasil identifikasi sisi aktif pocket makromolekul Maltase Glucoamylase pada Protein Plus online Warna ungu pekat .
isi aktif pocke.
dan warna ungu .
igan native 3CU) Ikatan hydrogen, residu asam amino dan jarak ikatan dari ligan uji dan pembanding dapat dilihat dari Tabel II.
Ada 4 ikatan hidrogen dengan residu asam amino yang sama antara senyawa uji dan pembanding yaitu residu Arg526.
Asp542.
His600.
Asp 327.
Echinochrome-A memiliki ikatan hidrogen dengan residu asam amino yaitu Asp443 .
83 yI).
Arg526 .
99 yI).
Asp542 .
57 yI).
His600 .
85 yI).
Asp327 .
79 yI).
Spinochrome-A memiliki ikatan hidrogen dengan residu asam amino yaitu Asp443 .
19 yI).
Arg526 .
86 yI).
His600 .
91 yI).
Asp327 .
99 yI) dan ikatan van der waals dengan residu asam amino Asp542 .
yI).
Echinamine-A memiliki ikatan hidrogen dengan residu asam amino yaitu Arg526 .
09 yI).
Asp542 .
yI).
His600 .
18 yI).
Asp327 .
42 yI).
Asp203 .
80 yI).
Senyawa pembanding Miglitol memiliki ikatan hidrogen dengan residu asam amino yang terbentuk adalah Asp443 .
00 yI).
Arg526 .
39 yI).
Asp542 .
22 yI).
His600 .
85 yI).
Asp327 .
97 yI).
Asp203 .
34 yI).
Dimana hasil residu asam amino senyawa pembanding tersebut memiliki kesamaan dengan senyawa uji.
Persamaan asam amino yang terbentuk antara ligan uji dan pembanding tersebut menunjukkan bahwa ligan uji memiliki probabilitas tinggi akan meemiliki aktivitas yang sama dengan senyawa ujinya dan memiliki ikatan yang stabil pada sisi aktif pocket makromolekul MGA .
, .
Electronic ISSN : 2656-3088 Homepage: https://w.
journal-jps.
Journal of Pharmaceutical and Sciences 2024.
, .
- https://doi.
org/10.
36490/journal-jps.
Gambar 4.
Ligan .
Echinochrome-A, .
Spinochrome-A, dan .
Echinamine-A yang berikatan di active side poket protein Maltase-glucoamylase.
Tabel 1.
Binding energy .
G) dan inhibition constant (K.
hasil molekular doking Echinochrome-A.
Spinochrome-A, dan Echinamine-A serta ligan pembanding Miglitol.
Senyawa iG .
cal/mo.
Ki (AM) Echinochrome-A
-8,55
542,65
Spinochrome-A
-7,96
1,46
Echinamine-A
-6,41
19,89
Miglitol
-9,86
59,52
Tabel 2.
Ikatan hidrogen dan residu asam amino dari ligan uji dan pembanding Compound Asp443 Arg526 Asp542 His600 Asp327 Asp203 Echinochrome-A 83 yI 99 yI 57 yI 85 yI 79 yI Spinochrome-A 19 yI 86 yI 48 yI 91 yI 99 yI Echinamine-A 09 yI 14 yI 18 yI 42 yI 80 yI Miglitol 00 yI 39 yI 22 yI 85 yI 97 yI 34 yI .
Electronic ISSN : 2656-3088 Homepage: https://w.
journal-jps.
Journal of Pharmaceutical and Sciences 2024.
, .
- https://doi.
org/10.
36490/journal-jps.
Gambar 5.
Ikatan hidrogen asam amino dari ligan .
Echinochrome-A, .
Spinochrome-A, .
Echinamine-A dan .
Miglitol Kesimpulan Pada penelitian menunjukkan bahwa Echinochrome-A.
Spinochrome-A, dan Echinamine-A yang terkadung dalam ekstrak bulu babi memiliki potensi sebagai antidiabetes.
Echinochrome-A.
Spinochrome-A, dan Echinamine-A sebagai senyawa uji memiliki hasil estimated binding energy .
G), estimated inhibition constant (K.
dan ikatan hidrogen dengan residu asam amino yang tidak berbeda signifikan dengan pembanding Miglitol pada reseptor Maltase glucoamylase.
Sehingga dapat disimpulkan bahwa ekstrak bulu babi yang mengandung senyawa Echinochrome-A.
Spinochrome-A, dan Echinamine-A berpeluang untuk dikembangkan sebagai obat antidiabetes dengan didukung pengujian lebih lanjut seperti uji in-vitro maupun uni in-vivo.
Conflict of Interest
Ucapan Terima Kasih