Kompleks Protein-Ligan

A. Kompleks Protein-Ligan

Mutasi onkogenik Y220C adalah salah satu perubahan genetik yang sering terdapat pada kanker manusia. Mutasi dapat menurunkan stabilitas protein dan menginduksi pembentukan celah di permukaan site mutasi. Mutasi kanker Y220C menginduksi pembentukan cavity (lekukan mutasi) pada permukaan protein yang dapat menampung molekul penstabil.

Struktur mutan Y220C diperoleh dari p53 mutan Y220C yang ditambahkan dengan 5,6-dimetoksi-2metilbenzotiazol dengan kode pdb 2X0W. Itu diperoleh dari perkembangan desain obat rasional dengan menstabilkan p53 : menyelidiki permukaan mutan onkogen Y220C. Struktur 5,6-dimetoksi- 2metilbenzotiazol berada didekat Y220C kemudian dihilangkan dan digantikan dengan MIRA-1. MIRA-1 masuk ke lekukan mutasi Y220C dengan bantuan docking MOE (Molecular Operating Environment) (unpublished result).

Struktur 5,6-dimetoksi-2metilbenzotiazol ketika dalam lekukan mutasi Y220C terstabilkan karena posisi dari atom N tiazol dapat membentuk ikatan hidrogen dengan gugus hidroksi dari threonin (150). Gugus metoksi dari struktur 5,6-dimetoksi-2metilbenzotiazol mengapit ikatan rangkap C-C berada jarak yang cukup dekat dengan sistein. Maka model interaksi struktur tersebut dapat dilakukan pada MIRA-1. MIRA-1 dengan 5,6-dimetoksi-2metilbenzotiazol sama – sama mepunyai gugus penarik elektron yang mengapit ikatan rangkap C-C yang dapat mempengaruhi polarisasinya sehingga dapat menunjukkan kebolehjadian pembentukan adduct.

Hasil docking ligan (MIRA-1) tehadap mutan Y220C yaitu ligan berada di dalam lekukan mutasi. Konformasi yang diperoleh adalah posisi ikatan rangkap C-C MIRA-1 yang terkonjugasi gugus karbonil berada pada jarak relatif dekat dengan atom S asam amino sistein yang dapat ditunjukkan Gambar 9. Posisi tersebut dapat memberikan interaksi spesifik antara ligan (MIRA-1) dan protein

commit to user

melalui kebolehjadian pembentukan adduct tiol. Ikatan rangkap C-C alkena yang mempunyai orbital ikatan π yang cederung kurang stabil dan memudahkan interaksi dengan sistein sehingga terdapat kebolehjadian pembentukan adduct tiol.

Gambar 9. Kompleks p53 termutasi Y220C dengan MIRA-1 hasil docking dan

warna hitam menunjukkan MIRA-1. Kompleks protein-ligan mempunyai ukuran yang relatif besar (gambar 9)

dengan protein mempunyai 3037 jumlah atom. Jika seluruh jumlah atom tersebut merupakan atom hidrogen dan setiap atom menggunakan sebuah orbital 1s. Dengan demikian jumlah total dari fungsi basis adalah 1+1+1+.....+1 hingga berjumlah 3037. Dengan demikian orbital molekul dari sejumlah atom tersebut dalam basis minimal diperoleh sebagai kombinasi linier dari 3037 fungsi basis ini. Ukuran perhitungan komputasi sebanding dengan jumlah basis pangkat empat. Semakin besar fungsi basis yang digunakan untuk meningkatkan ketelitian perhitungan mempengaruhi ukuran pekerjaan komputasi (waktu komputasi dan ukuran memori) yang besar. Itu jika dalam sistem hanya terdapat atom hidrogen, sedangkan kompleks p53-MIRA-1 juga terdapat atom C, N dan O yang mempunyai jumlah orbital lebih dari satu. Oleh karena itu, jumlah total fungsi basis yang ada dikompleks menjadi lebih dari 3037 yang akan meningkatkan

commit to user

semakin banyak antar atom yang tak berikatan dari sisi asam amino yang berbeda sehingga diasumsikan struktur menjadi tidak homogen. Itu menyebabkan perhitungan muncul masalah konvergensi. Oleh karena itu, kompleks p53-MIRA-

1 tidak dilakukan perhitungan utuh yang kemudian memperkecil ukuran kompleks pada daerah mutan Y220C yang ditunjukkan Gambar 10.

Gambar 10. Kompleks p53-MIRA-1 pada daerah mutan Y220C dan warna hitam

menunjukkan MIRA-1.

Limitasi dari software dan hardware yang tidak diketahui maka dilakukan percobaan memperkecil ukuran kompleks. Ukuran kompleks yang diperkecil ternyata memberikan masalah yang relatif sama dengan perhitungan dengan ukuran kompleks yang utuh. Ukuran kompleks (Gambar 10) yang sudah diperkecil jumlah atomnya menjadi 314 masih memberatkan ukuran kerja komputasi dan kesulitan dalam mengatur masalah konvergensi.

Hal tersebut menyebabkan lingkungan dalam lekukan mutasi yang dimasukkan dalam perhitungan pada bagian yang berinteraksi langsung saja dengan MIRA-1. Satu atom saja dari suatu asam amino mempunyai jarak yang dekat dengan salah satu atom dari MIRA-1 maka asam amino tersebut dimasukkan sebagai konfigurasi yang akan dihitung kemudian. Jarak dari atom asam amino ke atom MIRA-1 ditunjukkan pada Tabel 2.

commit to user

Asam - asam amino yang sederet dengan asam amino sistein (target reaksi) yang mempunyai jarak relatif dekat terdapat atom C dan N asam amino dekat dengan atom O1 MIRA-1 masing – masing berjarak 4,028 Å dan 3,845 Å serta atom C asam amino berjarak 3,288 Å ke C7 MIRA-1 (Tabel 2). Maka asam amino selain sistein pada sisi ini yang diambil adalah asam amino 127 hingga 129 yaitu berturut – turut asam glutamat dan dua asam amino prolin. Asam amino 134 dan 136 mempunyai jarak yang juga dekat dengan MIRA-1, tetapi kedua asam amino berikatan peptida dengan asam amino sebelumnya yang jaraknya relatif jauh. Oleh karena itu, kedua asam amino tersebut tidak dimasukkan pada asam amino pilihan dalam pembentukan konfigurasi.

Asam amino – asam amino yang terletak pada sisi lain dari asam amino target mempunyai lebih banyak asam amino yang mempunyai jarak yang relatif dekat dengan MIRA-1 (Tabel 2). Atom C yang berjarak relatif dekat dengan O4 MIRA-1 yaitu sebesar 4,678 Å pada asam amino 54 dan 2,204 Å pada asam amino 53. Asam amino yang diambil dari permukaan lekukan mutasi dimulai dengan 54. Asam amino 55 atom C-nya mempunyai jarak yang relatif dekat dengan O4 MIRA-1 sebesar 3,854 Å. Namun, karena sifatnya yang sama – sama non polar dengan asam amino 53 yaitu valin dan jarak yang dimilki valin lebih

Sisi Asam amino Target Asam

Asam amino

CB C7 3,288

GLU130

CD C8 8,726

VAL131

CE C8 10,345

GLY132

CF C8 10,157

SER133

CG C7 7,047

ASP134

CH C7 4,948

Sisi Lain Asam amino Target Asam

amino

Atom Jarak

(Å)

Asam amino

LEU51 CM

CV O3 6,917

commit to user

nomor 54 hingga asam amino yang mengarah ke dalam lekukan mutasi yaitu asam amino 51. Asam amino 50 atom C-nya mempunyai jarak yang relatif jauh dengan O3 MIRA-1 sebesar 6,514 Å sehingga dibatasi hingga asam amino 51 yang diambil sebagai konfigurasi nantinya. Jumlah asam amino yang diambil pada sisi ini adalah 4 asam amino. Jadi total keseluruhan asam amino yang diambil sebagai pembentuk konfigurasi dalam perhitungan sebanyak 8 asam amino yaitu sistein, asam glutamat, 2 prolin, asam aspartat, valin, triptofan dan leusin. Dengan menggunakan pola pemilihan tersebut dapat dilihat dalam bentuk surface seperti Gambar 11.

Gambar 11. Surface bagian asam amino – asam amino dari lekukan mutasi yang

berada di sekitar MIRA-1 dan warna hitam menunjukkan MIRA-1.

Hal tersebut menyebabkan tidak semua asam amino dalam surface tersebut dihitung, tetapi hanya asam amino – asam amino pada surface warna merah. Surface warna putih terdiri dari asam amino yang mayoritas mempunyai jarak dengan MIRA-1 relatif jauh. Lingkungan dalam lekukan mutasi berupa asam amino terpilih mempunyai jarak atomnya yang kurang dari 5 Å dari jarak atom pada MIRA-1.

commit to user

merupakan lingkungan dari lekukan mutasi terjadi ketika mempunyai jarak yang relatif dekat sehingga dapat memberikan pengaruh yang lebih besar terhadap distribusi kerapatan elektronnya. Interaksi – interaksi dari asam amino yang dipilih sudah cukup sehingga tidak perlu jarak yang terlalu jauh dan tidak semua asam amino digunakan dalam perhitungan. Oleh karena itu, dapat diasumsikan interaksi yang terdapat dari asam amino – asam amino tersebut telah dapat mewakili sistem protein atau lekukan mutasi.