JIKA (Jurnal Informatik.
Universitas Muhammadiyah Tangerang Tangerang.
Juni, pp 159- 166
P ISSN : 2549-0710
E ISSN : 2722-2713
MOLECULAR DOCKING SENYAWA POTENSIAL ANTICOVID-19
SECARA IN SILICO
Analekta Tiara Perdana.
Angga Aditya Permana .
Program Studi Biologi.
Fakultas Sains and Teknologi.
Universitas Al-Azhar Indonesia.
Jl.
Singsingamangaraja Kebayoran Baru Jakarta Selatan Program Studi Teknik Informatika.
Fakultas Teknik.
Universitas Muhammadiyah Tangerang.
Jl.
Perintis Kemerdekaan 1/33 Cikokol Kota Tangerang Co Responden Email: lektatiara@uai.
id 1, anggapermana@ft-umt.
id 2* Article history Received June 11, 2021 Revised June 26, 2021 Accepted June 30, 2021 Available online June 30, 2021 Keywords Molecular Docking.
Covid-19.
In Silico Riwayat Diterima 11 Juni 2021 Revisi 26 Juni 2021 Disetujui 30 Juni 2021 Terbit 30 Juni 2021 Kata Kunci Doking Molekuler.
Covid-19.
In Silico Abstract COVID-19 pandemic pushed ahead researchers to investigate several compounds that potential to inhibit SARS-CoV-2.
The aim of this research was to evaluate compounds using molecular docking approach to inhibit macro domain of SARS-CoV-2 (PDB: 7CZ.
The evaluation was performed based on the docking scores using AutoDock Vina.
The best conformation of receptor-ligand complex was indicated by the highest affinity or the most negative GibbsAo free energy of binding/iG.
The results showed that curcumin, rhamnetin, mycophenolic acid and quercetin had the highest Besides that, these findings implied the highest number of hydrogen bonds with amino acid residues as the stability indicator, respectively:
4S0765P9W8, curcumin, rhamnetin and mycophenolic acid.
These results are only early screening of potential compounds as anticovid-19, moreover in vitro and in vivo approaches are still needed to complete these findings.
Abstrak Pandemi COVID-19 memacu peneliti menginvestigasi beberapa senyawa potensial yang dapat menghambat SARS-CoV-2.
Tujuan dari penelitian ini adalah mengevaluasi senyawa menggunakan pendekatan molecular docking untuk menghambat domain makro SARS-CoV-2 (PDB: 7CZ.
Evaluasi dilakukan berdasarkan skor docking menggunakan AutoDock Vina.
Konformasi terbaik dari kompleks reseptor ligan diindikasikan oleh afinitas tertinggi atau energi bebas GibbsAo/iG paling negatif.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa curcumin, rhamnetin, mycophenolic acid dan quercetin memiliki afinitas tertinggi.
Selain itu, penelitian ini juga menunjukkan jumlah ikatan hidrogen dengan residu asam amino tertinggi sebagai indikator stabilitas secara berturut-turut: 4S0765P9W8, curcumin, rhamnetin dan mycophenolic acid.
Hasil ini merupakan screening awal potensi senyawa tersebut sebagai anticovid-19 sehingga perlu dilengkapi dengan uji in vitro dan in vivo.
PENDAHULUAN
Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-.
diidentifikasi sebagai penyebab Corona Virus Disease 2019 (COVID-.
yang dapat ditransmisikan dari manusia ke manusia dan terus menyebar secara Menurut data World Health Organization (WHO) sampai dengan 6 Juni 2021 terdapat sejumlah 172,637,097 kasus dengan 3,718,944 kasus kematian (WHO.
Salah satu faktor penyebab penyebaran COVID-19 adalah kemampuan SARS-CoV-2 memodifikasi fenomena biologis seperti renspons sistem imun inang.
Kemampuan ini dilaporkan dipengaruhi oleh domain makro virus dengan berbagai macam fungsi yang relevan terhadap replikasi dan pelepasan virus (Lin et al.
, 2.
JIKA | 159
JIKA (Jurnal Informatik.
Universitas Muhammadiyah Tangerang Tangerang.
Juni, pp 159- 166 Beberapa senyawa diprediksi memiliki potensi menghambat proliferasi SARS-CoV-2.
Senyawa potensial tersebut masih dalam percobaan klinis berdasarkan studi in vitro dengan keterbatasan studi klinis secara in vivo (Smith et al.
, 2.
Keterbatasan strategi pengobatan ini dapat disempurnakan melalui pendekatan komputasional .
n silic.
untuk mengidentifikasi senyawa potensial anticovid19.
Evaluasi senyawa bioaktif pada tumbuhan sebagai anticovid-19 menggunakan pendekatan molecular docking berdasarkan skor docking yang dihitung menggunakan AutoDock Vina (AV) sebagai docking engine berhasil memetakan kompleks protein-ligan dengan afinitas tertinggi yang dapat menghambat protease utama (Mpr.
dan glikoprotein spike (S) dari SARS-CoV-2 (Tallei et al.
, 2.
Mpro dan S merupakan protein target yang sering (Purwaniati & Asnawi, 2.
Domain makro adalah modul protein yang dimiliki oleh eukariot, bakteri dan arkea.
Domain makro SARS-CoV-2 memiliki 80 % kesamaan identitas nukleotida dengan SARSCoV-1 dengan domain makro dalam protein nonstruktural 3 (NSP.
pada open reading frame 1ab (ORF1a.
Hasil karakterisasi protein dasar dan fungsi biokimia makro domain SARS-CoV-2 menunjukkan bahwa makro domain SARS-CoV-2 .
ode Protein Data Bank (PDB): 7CZ.
dapat membentuk kompleks dengan ADP-ribose (ADPR) yang mempengaruhi respons sistem imun inang sehingga dapat melawan COVID-19 (Lin et al.
Molecular docking dapat digunakan untuk memprediksi bagaimana protein .
berinteraksi dengan senyawa .
(Tallei et al.
, 2.
Screening senyawa menemukan kandidat obat atau pencegahan infeksi virus.
Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi interaksi 7CZ4 dengan beberapa senyawa potensial anticovid-19 melalui pendekatan molecular docking secara in silico.
METODE PENELITIAN
Penentuan Reseptor Domain makro SARS-CoV-2 yang dipilih sebagai reseptor adalah domain makro dengan kode PDB 7CZ4.
P ISSN : 2549-0710
E ISSN : 2722-2713
Persiapan Reseptor Struktur tiga dimensi .
D) 7CZ4 Protein Data Bank .
ttp://w.
org/pd.
dengan format File tersebut kemudian dibuka menggunakan PyMol versi 2.
Molekul air dan ligan yang masih menempel pada reseptor dihilangkan, kemudian disimpan dengan format pdb.
Atom hidrogen polar menggunakan AutoDock Vina (AV) dan disimpan dalam format pdbqt.
Penentuan Ligan Pemilihan senyawa sebagai ligan yang digunakan pada proses docking dilakukan berdasarkan studi literatur dan diambil dari PubChem .
ttp://pubchem.
Senyawa tersebut, yaitu: .
quinazolin-4amina .
LQ), .
Curcumin, .
1,2,3,4,5- pentakloro-6-.
,3,4,5tetraklorofenoks.
S0765P9W.
, .
1,3,3-trimetil-2oksabisiklo.
oktana (CNL), .
R)-3-floropiperidin-1-y.
-7Hpirolo.
,3-.
pirimidin (W5P), .
propan-2-iloksieti.
-2-sulfanilidena-5Hpirolo.
,2-.
pirimidin-4-on (W4Y), .
Captropil, .
Rhamnetin (J8G), .
Cineol, .
N-.
metanasulfonamida (JFM), .
Quercetin, dan .
Mycophenolic Acid.
Persiapan Ligan Struktur 3D ligan diambil dari situs PubChem .
ttp://pubchem.
File ligan diunduh kemudian disimpan.
File ligan dalam format sdf kemudian diubah menjadi format pdb menggunakan PyMol File tersebut kemudian diubah menjadi format pdbqt menggunakan AV.
Docking Reseptor-Ligan Docking dilakukan menggunakan AV.
Reseptor dan ligan dalam format pdbqt disimpan dalam folder Vina kemudian berkas konfigurasi Vina dimasukkan ke dalam notepad dengan nama Ayconf.
txtAy.
Program Vina dijalankan melalui Command Promt .
JIKA | 160 JIKA (Jurnal Informatik.
Universitas Muhammadiyah Tangerang Tangerang.
Juni, pp 159- 166 dengan memasukkan command Ayvina -config txtAy.
Hasil penghitungan docking ditampilkan dalam format notepad.
Konformasi docking ditentukan berdasarkan afinitas tertinggi berupa energi ikatan .
G).
dipilih dan diproses untuk menghasilkan hasil redocking kompleks reseptor-ligan dalam bentuk dua dimensi .
D).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Validasi Struktur Kompleks Reseptor-Ligan Validasi struktur kompleks reseptorligan dilakukan menggunakan PyMol versi Docking Reseptor-Ligan Hasil docking reseptor-ligan disajikan pada Gambar 1.
Metode docking dilakukan untuk memprediksi model penempelan serta afinitas dari protein .
dan senyawa .
Metode ini merupakan alat komputasi standar dalam pemodelan obat terutama terkait optimasi senyawa melalui virtual screening untuk menemukan senyawa aktif baru.
Tujuan dari molecular docking meliputi pose
MYCOPHENOLIC ACID
QUERCETIN
JFM
CINEOL
RHAMNETIN (J8G)
CAPTROPIL
W5P
CNL
prediction, virtual screening dan binding affinity estimation (Guedes et al.
, 2.
W4Y
4S0765P9W8
CURCUMIN
QUINAZOLIN .
LQ)
1 dengan memasukkan file reseptor dan ligan dalam format pdbqt untuk reseptor-ligan dalam bentuk 3D.
Struktur 3D kompleks reseptor-ligan kemudian dieksport dalam format pdb untuk proses Redocking menggunakan LIGPLOT versi 2.
File
kompleks reseptor-ligan dalam format pdb
P ISSN : 2549-0710
E ISSN : 2722-2713
Afinitas .
G) Gambar 1.
Hasil docking reseptor ligan.
Hasil estimasi afinitas dari masingmasing ligan terhadap reseptor menunjukkan bahwa afinitas tertinggi terdapat pada 4 ligan, yaitu curcumin, rhamnetin, mycophenolic acid dan quercetin.
Keempat ligan tersebut memiliki afinitas berupa energi ikatan .
G) berturutturut -9.
00, -9.
10, -9.
10, -9.
cal/mo.
Ligan dengan nilai iG lebih rendah dari -5.
kcal/mol diharapkan merupakan ligan yang aktif (Abouelela et al.
, 2.
Kedua belas ligan memiliki nilai iG lebih rendah dari -5.
namun curcumin, rhamnetin, mycophenolic acid dan quercetin menunjukkan interaksi paling kuat dengan sisi aktif dari domain makro SARS-CoV-2.
Hasil analisis molecular docking (-D-fukosa.
mycophenolic acid.
1-[.
pirazol-3,5-asam 1-[.
,4-diklorofeni.
pirazol-3,5-asam 1-[.
pirazol-3,5-asam JIKA | 161 JIKA (Jurnal Informatik.
Universitas Muhammadiyah Tangerang Tangerang.
Juni, pp 159- 166 dikarboksilat, dan atom fenilalanin SARS-CoV-2 menunjukkan bahwa mycophenolic acid merupakan ligan paling potensial dengan nilai iG -10.
2567 kcal/mol (Azeez et al.
Beberapa senyawa bioaktif potensial dari tanaman .
esperidin, nabiximols, pectolinarin, epigallocatechin gallate dan rhoifoli.
menunjukkan afinitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan nelfinafir sebagai hydroxychloroquine sulfate sebagai obat antimalaria yang direkomendasikan oleh Food and Drug Administration (FDA) sebagai obat darurat (Tallei et al.
, 2.
Beberapa inhibitor potensial SARS-CoV-2 dari genus Aloe berhasil diidentifikasi, yaitu 2Ao-okso2Ao-O-.
,4-dihidroksi-E-sinamoi.
-2AoR) aloesinol-7-metil eter, 2Ao-okso-2Ao-O-.
hidroksi-3-metoksi-(E)-sinamoi.
AoR)aloesinol-7-metil ete.
dan rutin dengan skor docking berturut-turut: -7.
68, -7.
95 kcal/mol (Abouelela et al.
, 2.
Redocking Reseptor-Ligan Hasil redocking reseptor-ligan dalam 2D dan 3D disajikan pada Tabel 1.
Pemodelan P ISSN : 2549-0710
E ISSN : 2722-2713
2D dan 3D antara reseptor berupa domain makro SARS-CoV-2 .
ode PDB:7CZ.
dengan ligan berupa beberapa senyawa dilakukan untuk memprediksi orientasi dari ligan saat menempel pada reseptor.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa masing-masing senyawa memiliki afinitas tertentu, namun berikatan secara spesifik pada sisi aktif.
Analisis interaksi molekuler dapat menunjukkan interaksi spesifik antara ligan dan reseptor.
Interaksi antara ligan dengan reseptor distabilisasi oleh ikatan hidrogen dan reaksi hidrofobik.
Terdapat tiga kriteria utama dalam molecular docking yaitu intensitas ikatan, pengikatan molekuler dan karakterisasi molekuler.
Jumlah ikatan hidrogen dengan residu asam amino tertinggi terdapat pada 4S0765P9W8 .
ikatan hidrogen dengan 15 residu asam amin.
, curcumin .
ikatan hidrogen dengan 16 residu asam amin.
, rhamnetin (J8G) .
ikatan hidrogen dengan 14 residu asam amin.
dan mycophenolic acid .
ikatan hidrogen dengan 12 residu asam amin.
Semakin banyak ikatan hidrogen yang terbentuk dengan residu asam amino, maka ikatan akan semakin kuat dan stabil (Tallei et al.
, 2.
JIKA | 162
JIKA (Jurnal Informatik.
Universitas Muhammadiyah Tangerang Tangerang.
Juni, pp 159- 166
P ISSN : 2549-0710
E ISSN : 2722-2713
Tabel 1.
Hasil Redocking Reseptor-Ligan Ligan Quinazolin-4-amina .
LQ) Curcumin 1,2,3,4,5-pentakloro-6.
,3,4,5tetraklorofenoks.
S0765P9W.
1,3,3-trimetil-2oksabisiklo.
oktana (CNL) Struktur 3D
Struktur 2D
JIKA | 163
JIKA (Jurnal Informatik.
Universitas Muhammadiyah Tangerang Tangerang.
Juni, pp 159- 166 4-[.
R)-3-floropiperidin-1y.
-7H-pirolo.
,3.
pirimidin (W5P) 1-.
-propan-2-iloksieti.
-2sulfanilidena-5Hpirolo.
,2-.
pirimidin-4-on (W4Y) Captropil
Rhamnetin (J8G) P ISSN : 2549-0710
E ISSN : 2722-2713
JIKA | 164
JIKA (Jurnal Informatik.
Universitas Muhammadiyah Tangerang Tangerang.
Juni, pp 159- 166 Cineol N-.
metanasulfonamida (JFM) Quercetin
Mycophenolic Acid
P ISSN : 2549-0710
E ISSN : 2722-2713
JIKA | 165
JIKA (Jurnal Informatik.
Universitas Muhammadiyah Tangerang Tangerang.
Juni, pp 159- 166
KESIMPULAN
Hasil penelitian menunjukkan bahwa curcumin, rhamnetin, mycophenolic acid dan quercetin memiliki energi ikatan yang lebih baik dengan domain makro SARS-CoV-2 (PDB:7CZ.
Jumlah ikatan hidrogen dengan residu asam amino tertinggi sebagai indikator stabilitas secara berturut-turut:
4S0765P9W8, curcumin, rhamnetin dan mycophenolic acid.
Hasil ini merupakan screening awal potensi senyawa tersebut sehingga perlu dilengkapi dengan uji in vitro dan in vivo.
REFERENSI