Inhibisi Histon Asetiltransferase Oleh Kuersetin Sebagai Kandidat Antikanker Secara In Silico Dan In Vitro.
INHIBISI HISTON ASETILTRANSFERASE OLEH
KUERSETIN SEBAGAI KANDIDAT ANTIKANKER SECARA
In Silico DAN In Vitro
RABIATUL ADAWIYAH
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Inhibisi Histon
Asetiltransferase oleh Kuersetin sebagai Kandidat Antikanker secara In Silico dan
In Vitro adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Oktober 2015
Rabiatul Adawiyah
NIM G851130181
RINGKASAN
RABIATUL ADAWIYAH. Inhibisi Histon Asetiltransferase oleh Kuersetin
sebagai Kandidat Antikanker secara In Silico dan In Vitro. Dibimbing oleh
SURYANI dan I MADE ARTIKA.
Histon asetiltranferase p300-CBP-associated factor (HAT PCAF)
mengkatalisis transfer asetil dari asetil KoA ke residu lisin pada histon. Asetilasi
histon berperan penting dalam aktivasi transkripsi DNA. Kesalahan pada enzim ini,
seperti hiperasetilasi, dapat menyebabkan peningkatan proliferasi sel yang
menyebabkan perkembangan sel kanker. Jenis HAT yang paling banyak terdapat
pada manusia adalah HAT p300 dan PCAF. Kuersetin menunjukkan potensi
penghambatan terhadap HAT p300 pada penelitian sebelumnya, namun
pengaruhnya terhadap HAT PCAF belum dilakukan. Oleh karena itu, penelitian ini
menggunakan kuersetin untuk menghambat aktivitas HAT PCAF.
Penelitian ini menggunakan teknik in silico dan in vitro untuk menguji
potensi kuersetin sebagai inhibitor HAT PCAF. Uji in silico menggunakan
penambatan molekuler untuk mendapatkan informasi mengenai model pengikatan
kuersetin pada HAT PCAF. Selain itu, studi kinetika juga menghasilkan nilai
konstanta inhibisi (Ki) kuersetin dan jenis inhibisinya. Penelitian kinetika inhibisi
menggunakan metode fluorometri untuk mengukur inhibisi HAT PCAF oleh
kuersetin.
Hasil penambatan molekuler menunjukkan bahwa kuersetin dapat terikat
pada situs pengikatan asetil KoA sehingga dapat menghambat aktivitas asetilasi
histon oleh HAT PCAF. Kuersetin berinteraksi dengan asam amino Gln525 dan
Cys574 pada rantai A, serta Cys574 and Gln581 pada rantai B HAT PCAF.
Kuersetin juga terikat pada situs aktif histon melalui Asp610. Hasil uji kinetika
inhibisi HAT PCAF menunjukkan bahwa kuersetin dapat menghambat reaksi
asetilasi histon yang diamati dari intensitas fluoresens yang rendah. Analisis dengan
plot Dixon menunjukkan bahwa kuersetin dapat berkompetisi dengan histon
sehingga memiliki jenis inhibisi kompetitif, dengan nilai konstanta inhibisi (Ki)
sebesar 9.575 µM. Hasil uji kinetika inhibisi menunjukkan kesesuaian dengan hasil
penambatan molekuler, yaitu kuersetin memiliki kemampuan sebagai inhibitor
kompetitif bagi HAT PCAF.
Kata kunci: histon asetiltransferase, kuersetin, PCAF, obat epigenetik
SUMMARY
RABIATUL ADAWIYAH. Histone Acetyltransferase Inhibition by Quersetin as
Anti Cancer Candidate In Silico and In Vitro Approach. Supervised by SURYANI
and I MADE ARTIKA.
Histone acetyltransferase p300-CBP association factor (HAT PCAF) catalyses
acetyl transfer from acetyl CoA to lysine residue on histone. Histone acetylation
plays a crucial role in DNA transcription activation. Dysfunction of this enzyme,
such as hyperacetylation, could increase cell proliferation that causes progression
of cancer cell. The types of HAT found in human are p300 and PCAF. Quercetin
showed inhibition potency towards HAT p300 on the previous study, but its effects
towards HAT PCAF is still unknown. Therefore, this study used quercetin to inhibit
HAT PCAF activity.
This study used in silico and in vitro technique to test quercetin potency as
HAT PCAF inhibitor. In silico approach used molecular docking study to provide
information on molecular binding model of quercetin to HAT PCAF. In addition,
kinetic study was also conducted to provide information about inhibition constant
(Ki) of quercetin. Kinetic study used fluorometric method to measure HAT PCAF
inhibition by quercetin.
Molecular docking results showed that quercetin could inhibit HAT PCAF
through acetyl CoA binding sites. Quercetin bound to HAT PCAF through Gln525
and Cys574 on chain A, as well as Cys574 and Gln581 on chain B of HAT PCAF.
Quercetin also bound to histone active site on HAT PCAF through Asp610, Ile571,
and Val572. The kinetic study results showed that quercetin can inhibit histone
acetylation observed from the fluorescence intensity. Analysis by Dixon plot
showed that quercetin competes with histone, therefore it has competitive inhibition
with its Ki value of 9.575 µM. Kinetic study showed the same result as molecular
docking study that quercetin has potency as HAT PCAF’s competitive inhibitor.
Keyword: histone acetyltransferase, quercetin, PCAF, epigenetic drug
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau
menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
INHIBISI HISTON ASETILTRANSFERASE OLEH
KUERSETIN SEBAGAI KANDIDAT ANTIKANKER SECARA
In Silico DAN In Vitro
RABIATUL ADAWIYAH
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Biokimia
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
Penguji Luar Komisi pada Sidang Tesis: Dr. Mersi Kurniati, M.Si
PRAKATA
Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT. yang telah melimpahkan
berkah, rahmat, dan ridho-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah
pada program Magister Biokimia, Departemen Biokimia, Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Shalawat serta salam selalu
tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW, keluarga, dan para sahabat. Penelitian
yang dilakukan berjudul “Inhibisi Histon Asetiltransferase oleh Kuersetin sebagai
Kandidat Antikanker secara In Silico dan In Vitro”. Penelitian ini dilakukan dari
bulan Februari hingga April 2015 di Laboratorium Penelitian, Departemen
Biokimia, dan Laboratorium Spektroskopi, Departemen Fisika, Institut Pertanian
Bogor.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah
memberikan dukungan selama proses penulisan tesis ini. Ucapan terima kasih
penulis sampaikan terutama kepada Ibu Dr. Suryani, M.Sc selaku pembimbing
utama dan Dr. Ir. I Made Artika, M. App. Sc selaku pembimbing kedua yang telah
memberikan saran, kritik, dan bimbingannya.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah
memberikan dukungan selama proses penulisan karya ilimiah ini, yaitu Nenek Siti
Sanariah tercinta, Ayahanda Alimuddin Paada dan Ibunda Elfira Abubakar, serta
Kakak Nona, Kakak Ayu, dan Adik Adit atas segala doa yang telah diberikan
kepada penulis. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Arta rekan
kerja saya selama penelitian, Tika, Mumo, Sendhy yang selalu memberikan
dukungan di masa sulit penulis, serta Shelly, Eka, Via, dan Lia yang selalu
membantu penulis.
Penulis berharap tesis ini dapat bermanfaat bagi berbagai pihak dan ilmu
pengetahuan, khususnya ilmu Biokimia.
Bogor, Oktober 2015
Rabiatul Adawiyah
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Ruang Lingkup Penelitian
2 METODE
Bahan
Alat
Prosedur Analisis Data
Preparasi Struktur Kuersetin
Preparasi Struktur HAT p300/CBP-associated factor (PCAF)
Simulasi Interaksi antara Histon Asetiltransferase dan Kuersetin
Pembuatan Kurva Standar
Uji Kinetika Inhibisi Histon Asetiltransferase
Analisis Kinetika Inhibisi Histon Asetiltransferase
3 HASIL
Karakteristik Kuersetin
Energi Bebas Gibbs (G) HAT PCAF dengan Kuersetin
Interaksi Nonkovalen Kuersetin dengan HAT PCAF
Kinetika Inhibisi Histon Asetiltransferase
4 PEMBAHASAN
Karakteristik Kuersetin
Energi Bebas Gibbs (G) HAT PCAF dengan Kuersetin
Interaksi Nonkovalen Kuersetin dengan HAT PCAF
Kinetika Inhibisi Histon Asetiltransferase
5 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
x
x
x
1
1
2
2
2
2
2
2
3
3
3
4
4
4
4
5
5
5
6
6
8
9
9
11
12
14
15
15
15
15
18
23
DAFTAR TABEL
1 Karakteristik kuersetin
2 Interaksi antara kuersetin dan HAT PCAF dengan radius
KUERSETIN SEBAGAI KANDIDAT ANTIKANKER SECARA
In Silico DAN In Vitro
RABIATUL ADAWIYAH
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Inhibisi Histon
Asetiltransferase oleh Kuersetin sebagai Kandidat Antikanker secara In Silico dan
In Vitro adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Oktober 2015
Rabiatul Adawiyah
NIM G851130181
RINGKASAN
RABIATUL ADAWIYAH. Inhibisi Histon Asetiltransferase oleh Kuersetin
sebagai Kandidat Antikanker secara In Silico dan In Vitro. Dibimbing oleh
SURYANI dan I MADE ARTIKA.
Histon asetiltranferase p300-CBP-associated factor (HAT PCAF)
mengkatalisis transfer asetil dari asetil KoA ke residu lisin pada histon. Asetilasi
histon berperan penting dalam aktivasi transkripsi DNA. Kesalahan pada enzim ini,
seperti hiperasetilasi, dapat menyebabkan peningkatan proliferasi sel yang
menyebabkan perkembangan sel kanker. Jenis HAT yang paling banyak terdapat
pada manusia adalah HAT p300 dan PCAF. Kuersetin menunjukkan potensi
penghambatan terhadap HAT p300 pada penelitian sebelumnya, namun
pengaruhnya terhadap HAT PCAF belum dilakukan. Oleh karena itu, penelitian ini
menggunakan kuersetin untuk menghambat aktivitas HAT PCAF.
Penelitian ini menggunakan teknik in silico dan in vitro untuk menguji
potensi kuersetin sebagai inhibitor HAT PCAF. Uji in silico menggunakan
penambatan molekuler untuk mendapatkan informasi mengenai model pengikatan
kuersetin pada HAT PCAF. Selain itu, studi kinetika juga menghasilkan nilai
konstanta inhibisi (Ki) kuersetin dan jenis inhibisinya. Penelitian kinetika inhibisi
menggunakan metode fluorometri untuk mengukur inhibisi HAT PCAF oleh
kuersetin.
Hasil penambatan molekuler menunjukkan bahwa kuersetin dapat terikat
pada situs pengikatan asetil KoA sehingga dapat menghambat aktivitas asetilasi
histon oleh HAT PCAF. Kuersetin berinteraksi dengan asam amino Gln525 dan
Cys574 pada rantai A, serta Cys574 and Gln581 pada rantai B HAT PCAF.
Kuersetin juga terikat pada situs aktif histon melalui Asp610. Hasil uji kinetika
inhibisi HAT PCAF menunjukkan bahwa kuersetin dapat menghambat reaksi
asetilasi histon yang diamati dari intensitas fluoresens yang rendah. Analisis dengan
plot Dixon menunjukkan bahwa kuersetin dapat berkompetisi dengan histon
sehingga memiliki jenis inhibisi kompetitif, dengan nilai konstanta inhibisi (Ki)
sebesar 9.575 µM. Hasil uji kinetika inhibisi menunjukkan kesesuaian dengan hasil
penambatan molekuler, yaitu kuersetin memiliki kemampuan sebagai inhibitor
kompetitif bagi HAT PCAF.
Kata kunci: histon asetiltransferase, kuersetin, PCAF, obat epigenetik
SUMMARY
RABIATUL ADAWIYAH. Histone Acetyltransferase Inhibition by Quersetin as
Anti Cancer Candidate In Silico and In Vitro Approach. Supervised by SURYANI
and I MADE ARTIKA.
Histone acetyltransferase p300-CBP association factor (HAT PCAF) catalyses
acetyl transfer from acetyl CoA to lysine residue on histone. Histone acetylation
plays a crucial role in DNA transcription activation. Dysfunction of this enzyme,
such as hyperacetylation, could increase cell proliferation that causes progression
of cancer cell. The types of HAT found in human are p300 and PCAF. Quercetin
showed inhibition potency towards HAT p300 on the previous study, but its effects
towards HAT PCAF is still unknown. Therefore, this study used quercetin to inhibit
HAT PCAF activity.
This study used in silico and in vitro technique to test quercetin potency as
HAT PCAF inhibitor. In silico approach used molecular docking study to provide
information on molecular binding model of quercetin to HAT PCAF. In addition,
kinetic study was also conducted to provide information about inhibition constant
(Ki) of quercetin. Kinetic study used fluorometric method to measure HAT PCAF
inhibition by quercetin.
Molecular docking results showed that quercetin could inhibit HAT PCAF
through acetyl CoA binding sites. Quercetin bound to HAT PCAF through Gln525
and Cys574 on chain A, as well as Cys574 and Gln581 on chain B of HAT PCAF.
Quercetin also bound to histone active site on HAT PCAF through Asp610, Ile571,
and Val572. The kinetic study results showed that quercetin can inhibit histone
acetylation observed from the fluorescence intensity. Analysis by Dixon plot
showed that quercetin competes with histone, therefore it has competitive inhibition
with its Ki value of 9.575 µM. Kinetic study showed the same result as molecular
docking study that quercetin has potency as HAT PCAF’s competitive inhibitor.
Keyword: histone acetyltransferase, quercetin, PCAF, epigenetic drug
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau
menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
INHIBISI HISTON ASETILTRANSFERASE OLEH
KUERSETIN SEBAGAI KANDIDAT ANTIKANKER SECARA
In Silico DAN In Vitro
RABIATUL ADAWIYAH
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Biokimia
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
Penguji Luar Komisi pada Sidang Tesis: Dr. Mersi Kurniati, M.Si
PRAKATA
Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT. yang telah melimpahkan
berkah, rahmat, dan ridho-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah
pada program Magister Biokimia, Departemen Biokimia, Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Shalawat serta salam selalu
tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW, keluarga, dan para sahabat. Penelitian
yang dilakukan berjudul “Inhibisi Histon Asetiltransferase oleh Kuersetin sebagai
Kandidat Antikanker secara In Silico dan In Vitro”. Penelitian ini dilakukan dari
bulan Februari hingga April 2015 di Laboratorium Penelitian, Departemen
Biokimia, dan Laboratorium Spektroskopi, Departemen Fisika, Institut Pertanian
Bogor.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah
memberikan dukungan selama proses penulisan tesis ini. Ucapan terima kasih
penulis sampaikan terutama kepada Ibu Dr. Suryani, M.Sc selaku pembimbing
utama dan Dr. Ir. I Made Artika, M. App. Sc selaku pembimbing kedua yang telah
memberikan saran, kritik, dan bimbingannya.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah
memberikan dukungan selama proses penulisan karya ilimiah ini, yaitu Nenek Siti
Sanariah tercinta, Ayahanda Alimuddin Paada dan Ibunda Elfira Abubakar, serta
Kakak Nona, Kakak Ayu, dan Adik Adit atas segala doa yang telah diberikan
kepada penulis. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Arta rekan
kerja saya selama penelitian, Tika, Mumo, Sendhy yang selalu memberikan
dukungan di masa sulit penulis, serta Shelly, Eka, Via, dan Lia yang selalu
membantu penulis.
Penulis berharap tesis ini dapat bermanfaat bagi berbagai pihak dan ilmu
pengetahuan, khususnya ilmu Biokimia.
Bogor, Oktober 2015
Rabiatul Adawiyah
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Ruang Lingkup Penelitian
2 METODE
Bahan
Alat
Prosedur Analisis Data
Preparasi Struktur Kuersetin
Preparasi Struktur HAT p300/CBP-associated factor (PCAF)
Simulasi Interaksi antara Histon Asetiltransferase dan Kuersetin
Pembuatan Kurva Standar
Uji Kinetika Inhibisi Histon Asetiltransferase
Analisis Kinetika Inhibisi Histon Asetiltransferase
3 HASIL
Karakteristik Kuersetin
Energi Bebas Gibbs (G) HAT PCAF dengan Kuersetin
Interaksi Nonkovalen Kuersetin dengan HAT PCAF
Kinetika Inhibisi Histon Asetiltransferase
4 PEMBAHASAN
Karakteristik Kuersetin
Energi Bebas Gibbs (G) HAT PCAF dengan Kuersetin
Interaksi Nonkovalen Kuersetin dengan HAT PCAF
Kinetika Inhibisi Histon Asetiltransferase
5 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
x
x
x
1
1
2
2
2
2
2
2
3
3
3
4
4
4
4
5
5
5
6
6
8
9
9
11
12
14
15
15
15
15
18
23
DAFTAR TABEL
1 Karakteristik kuersetin
2 Interaksi antara kuersetin dan HAT PCAF dengan radius