Desain teoretis berbantukan komputer modifikasi struktur emodin sebagai ligan reseptor estrogen alfa.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ABSTRAK
Kanker payudara merupakan penyakit yang terjadi akibat pertumbuhan sel
yang tidak terkendali pada payudara. Salah satu penyebab kanker payudara adalah
ekspresi yang berlebihan dari reseptor estrogen alfa (RE-α). Emodin merupakan
salah satu senyawa fitoestrogen. Berdasarkan penelitian Liliana (2015) secara in
silico menggunakan protokol penambatan yang telah divalidasi Setiawati,
Riswanto, Yuliani dan Istyastono (2014) dan dilanjutkan dengan post-docking
analysis oleh Istyastono (2015) senyawa emodin bukan ligan aktif dalam ikatan
RE-α.
Pada penelitian ini, dilakukan desain teoretis berbantukan komputer untuk
mendapatkan desain modifikasi struktur emodin sebagai ligan aktif RE-α dengan
uji in silico menggunakan protokol penambatan yang telah divalidasi oleh Setiawati
et al. (2014) dan dilanjutkan dengan post-docking analysis oleh Istyastono (2015).
Desain modifikasi yang aktif kemudian divisualisasikan posenya pada kantung
ikatan RE-α dan dilakukan analisis diskoneksi untuk menentukan rute sintesisnya.
Hasil penelitian yang dilakukan terdapat enam desain modifikasi struktur
emodin yang merupakan ligan aktif terhadap REα yaitu desain modifikasi kode
Fito11, Fito12, Fito14, Fito17, Fito24, dan Fito25. Berdasarkan hasil analisis
diskoneksi hanya desain modifikasi kode Fito11, Fito14, Fito24, dan Fito25 yang

dapat dilanjutkan dengan usulan mekanisme sintesis yaitu dengan menggunakan
reaksi substitusi nukleofilik aromatis.
Kata kunci: Emodin, kanker payudara, reseptor estrogen alfa, desain modifikasi
struktur

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ABSTRACT
Breast cancer is a disease caused by uncontrolled cell growth at breast
tissue. One of the causes of breast cancer is the over-expression of estrogen
receptor alpha (ER-α) by the estrogen hormone. Emodin is one of the phytoestrogen
compound. Based on in silico research by Liliana (2015), using docking protocol
by Setiawati, Riswanto, Yuliani and Istyastono (2014) and continued with postdocking analysis by Istyastono (2015) shown that emodin was not an active ligand
on ERα.
In this study, theoretical computer-aided design was conducted to obtain
the design of structural modification of emodin as active ligand on ERα based in
silico research using Setiawati et al. (2014) docking protocol and Istyastono (2015)
post-docking analysis protocol. Active design was visualized on ER-α binding
pocket and continued with disconection analysis to determine synthesis route.
In this research, six designs of structural modification of emodin which were

active ligands on ER-α. Those are Fito11, Fito12, Fito14, Fito17, Fito24, and
Fito25. Based on disconnection analysis only Fito11, Fito14, Fito24, and Fito25
were proceed with the proposed mechanism of synthesis. The synthesis is using an
aromatic nucleophilic substitution reaction.
Keywords: Emodin, breast cancer, estrogen receptor alpha, design of structural
modification of emodin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DESAIN TEORETIS BERBANTUKAN KOMPUTER MODIFIKASI
STRUKTUR EMODIN SEBAGAI LIGAN RESEPTOR ESTROGEN ALFA

SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S.Farm.)
Program Studi Farmasi

Oleh :
Pius Pradana Bekti Indramawan
NIM : 128114001

FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2016

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DESAIN TEORETIS BERBANTUKAN KOMPUTER MODIFIKASI
STRUKTUR EMODIN SEBAGAI LIGAN RESEPTOR ESTROGEN ALFA

SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S.Farm.)
Program Studi Farmasi

Oleh :
Pius Pradana Bekti Indramawan
NIM : 128114001

FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2016

i

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

urn Pembiebing

DESAIN TEORETIS BERBANTUIGN KOMPUTER MOI}MIXASI
STRI'KTT'R EIUOI}IN SEBAGAI LIGAT{ RESEPTOR ESTROGEN ALFA

Skripsi yang diajukan oleh:

Pius Pradaaa Bekti Indramawan

NIM : 128114001

telah disehdui oleh:

Ist5na$onq Ph.D., Ape

tanggat

I April 2016

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

-

Pengesahan Skripsi

Berjudil
"a

DESAIN TEORETIS BERBANfiIKAI\I KOI\{PUTER MODIIiIIKASI
STRT}KTITR EMODIN SEBAGAI LIGAI\{ RESEPTOR ESTROGEN ALFA

Oleh:
Pius Pradana Bekti Indramawan

NIM 1128114001

Uni\
pada

.\:

Panitia Penguji:

l.

Enade Perdana Istyastono, Ph.D.,

AF.

2. Jeffiry Julianus, M.Si.
\

3. Florentinus Dika Oc.ta Riswanto, M-Sc.

ilt

!

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

HALAMAN PERSEMBAHAN
“Tuhan adalah kekuatan dan perisaiku” – Mazmur 28:7
“If you are affraid to fail, then you‘re probably going to fail” – Kobe Bryant
“Setiap orang yang berusaha dan bekerja keras, suatu saat pasti akan melakukan
kesalahan, sedangkan mereka yang hanya duduk berdiam diri serta berpangku
tangan, tidak akan pernah melakukan kesalahan.” – Bambang Pamungkas
“Everybody is a genius. But if you judge a fish by its ability to climb a tree, it will
spends its whole life believing that it is stupid.” – Albert Einstein
“Cukup satu langkah awal. Ada kerikil saya singkirkan. Melangkah lagi. Bertemu
duri saya sibakkan. Melangkah lagi. Terhadang lubang saya lompati. Melangkah
lagi. Berjumpa api saya mundur. Melangkah lagi. Berjalan terus dan mengatasi

masalah.” – Bob Sadino
Saya persembahkan untuk:
Tuhan Yang Maha Esa
Kedua orang tua dan adik saya (Albertus Pradananto Haryo Budi Wicaksono)
Teman-teman seperjuangan dalam penyusunan skripsi (Ave, Berto, dan Rina)
Teman-teman Farmasi USD 2012 selama perjalanan kuliah penulis
Diri saya sendiri
Perkembangan penelitian kimia komputasi dan kanker payudara

iv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

LEMBAR PER}IYATAAI\I PERSETUJUAI{ PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK
KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bortandatangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma
Nama

: Pius Pradana

NomorMahasiswa

:128114001

:

Belti Indramawan

Demi perkembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas
Sanata Dhamra karya ilmiah saya yang berjudul:

DESAIN TEORETIS BERBAI\ITUKAN KOMPUTER MODIX'IKASI STRUIffI]R

EMODIN SEBAGAI LIGAI\I RESEPTOR NSTNOGEN ALTA
Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada
Pelpustakaarr Universitas Sanata Dharrna hak untuk menyimpan, mengalihkan, dalam bentuk

media lain, mengelolanya dalam bentuk pengkalan data, mendistribusikan secara terbatas,
dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu

meminta

ijin dari

saya ataupun memberi royalti kepada saya selama tetap megcantumkan

ffuna saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuatdi Yogyakarta
Pada tanggal

: 11 Mei 2016

Yang menyatakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PRAKATA

Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-Nya
sehingga penyusunan skripsi dengan judul “Desain Teoretis berbantukan Komputer
Modifikasi Struktur Emodin sebagai Ligan Reseptor Estrogen Alfa” dapat
diselesaikan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Farmasi
(S.Farm.). Dalam penyusunan skripsi, penulis mendapat banyak bantuan dari
berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih melalui prakata
ini kepada:
1. Enade Perdana Istyastono, Ph.D., Apt. selaku dosen pembimbing yang telah
memberikan pengetahuan melalui bimbingan, pengarahan, dan saran dari
selama proses skripsi.
2. Jeffry Julianus, M.Si. dan Florentinus Dika Octa Riswanto, M.Sc., selaku
dosen penguji yang telah memberikan saran dari ujian proposal sampai
penyusunan naskah skripsi ini.
3. Kedua orang tua atas usaha, doa, dan dukungan selama perjalanan kuliah
penulis hingga penyusunan skripsi.
4. Adikku (Albertus Pradananto Haryo Budi Wicaksono) atas doa, dukungan,
dan hiburannya.
5. Ave, Berto, dan Rina selaku teman seperjuangan sejak awal perkuliahan
hingga penyusunan skripsi atas semangat dan dukungannya.
6. Feli, Feli, Nana, Karla dan Keket yang senantiasa memberikan bantuan dan
bimbingan yang dibutuhkan selama pengerjaan skripsi ini.
7. Ridho yang telah membantu dalam proses instalasi program yang digunakan
selama penyusunan skripsi.
8. Abal, Keket, Irest, Resta, Ella, Edo, dan Mike, teman sepermainan yang
selalu memberikan semangat dan mendoakan suksesnya skripsi ini.
9. Seluruh teman-teman Farmasi USD 2012 selaku almamater dan teman
seperjuangan.
10. Seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu yang telah
membantu dalam proses penyusunan skripsi.

vi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Akhir kata, penulis menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan
dalam skripsi yang sudah disusun oleh penulis mengingat keterbatasan kemampuan
penulis. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapakan saran dan kritik yang
membangun. Semoga karya ini dapat bermanfaat bagi perkembangan penelitian
senyawa ligan reseptor estrogen alfa dan kanker payudara.

Penulis

vii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya

tulis ini

tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan
dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimanalayaknyakarya ilmiah

Apabila di kemudian hari diternukan indikasi plagiarisme dalam naskah

ini, maka saya bersedia menanggun& segala sanksi sesuai peraturan perundangundangan yang berlaku.

Yogyakarta, 8 Aprll 2016
Penulis

Pius Pradana Bekti Indramawan

viii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL......................................................................................

i

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ............................................

ii

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................

iii

HALAMAN PERSEMBAHAN ....................................................................

iv

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI.........................

v

PRAKATA .....................................................................................................

vi

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ........................................................

viii

DAFTAR ISI ..................................................................................................

ix

DAFTAR TABEL ..........................................................................................

x

DAFTAR GAMBAR .....................................................................................

xi

DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................

xiii

ABSTRAK .....................................................................................................

xiv

ABSTRACT .....................................................................................................

xv

1. PENDAHULUAN ....................................................................................

1

2. METODE PENELITIAN ..........................................................................

4

2.1. Alat Penelitian .....................................................................................

4

2.2. Bahan Penelitian ..................................................................................

4

2.3. Prosedur Penelitian ..............................................................................

4

2.3.1. Preparasi Desain Modifikasi Struktur Emodin ..........................

4

2.3.2. Penambatan Desain Modifikasi Struktur Emodin ......................

5

2.3.3. Post-Docking Analysis ...............................................................

5

2.3.4. Analisis Hasil .............................................................................

5

2.3.5. Analisis Diskoneksi dan Penentuan Jalur Sintesis .....................

6

3. HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................................

7

4. KESIMPULAN .........................................................................................

26

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................

27

LAMPIRAN ...................................................................................................

29

BIOGRAFI PENULIS ...................................................................................

38

ix

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR TABEL

Tabel I.

Aktivitas bitstring penting senyawa emodin.............................

3

Tabel II.

PLIF bitstring penting menurut decision tree............................. 6

Tabel III.

Nama IUPAC desain modifikasi struktur emodin kode Fito1Fito10.......................................................................................... 9

Tabel IV.

Luaran penambatan desain modifikasi emodin kode Fito1Fito10

berdasarkan

bitstring

penting

dalam

decision

tree.............................................................................................. 9
Tabel V.

Nama IUPAC desain modifikasi struktur emodin kode Fito11Fito27.......................................................................................... 12

Tabel VI.

Luaran penambatan desain modifikasi emodin kode Fito11Fito27

berdasarkan

bitstring

penting

dalam

decision

tree.............................................................................................. 13
Tabel VII.

Skor ChemPLP lima replikasi desain modifikasi struktur aktif
pada RE-α................................................................................... 15

x

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.

Struktur emodin....................................................................... 2

Gambar 2.

Pose emodin dalam kantung ikatan RE-α................................. 2

Gambar 3.

Alur emodin dalam decision tree............................................. 3

Gambar 4.

Alur tahapan prosedur.............................................................. 7

Gambar 5.

Desain modifikasi struktur emodin kode Fito1-Fito10............ 8

Gambar 6.

Desain modifikasi struktur emodin kode Fito11-Fito14.......... 10

Gambar 7.

Desain modifikasi struktur emodin kode Fito15-Fito27.......... 11

Gambar 8.

Alur decision tree yang dilalui desain kode Fito11, Fito12,
Fito14, Fito17, Fito24, dan Fito25........................................... 14

Gambar 9.

(a) Visualisasi replikasi pose desain Fito11 pada kantung
ikatan RE-α. (b) Visualisasi pose desain Fito11 pada kantung
ikatan RE-α.............................................................................. 17

Gambar 10.

(a) Visualisasi replikasi pose desain Fito12 pada kantung
ikatan RE-α. (b) Visualisasi pose desain Fito12 pada kantung
ikatan RE-α.............................................................................. 17

Gambar 11.

(a) Visualisasi replikasi pose desain Fito14 pada kantung
ikatan RE-α. (b) Visualisasi pose desain Fito14 pada kantung
ikatan RE-α.............................................................................. 18

Gambar 12.

(a) Visualisasi replikasi pose desain Fito17 pada kantung
ikatan RE-α. (b) Visualisasi pose desain Fito17 pada kantung
ikatan RE-α.............................................................................. 18

Gambar 13.

(a) Visualisasi replikasi pose desain Fito24 pada kantung
ikatan RE-α. (b) Visualisasi pose desain Fito24 pada kantung
ikatan RE-α.............................................................................. 19

Gambar 14.

(a) Visualisasi replikasi pose desain Fito25 pada kantung
ikatan RE-α. (b) Visualisasi pose desain Fito25 pada kantung
ikatan RE-α.............................................................................. 19

Gambar 15.

Mekanisme diskoneksi Fito11................................................. 20

Gambar 16.

Mekanisme reaksi sintesis desain Fito11................................. 20

xi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 17.

Mekanisme diskoneksi Fito12................................................. 21

Gambar 18.

Mekanisme diskoneksi Fito14................................................. 21

Gambar 19.

Mekanisme reaksi sintesis desain Fito14................................. 22

Gambar 20.

Mekanisme diskoneksi Fito17................................................. 22

Gambar 21.

Mekanisme diskoneksi Fito24................................................. 23

Gambar 22.

Mekanisme reaksi sintesis desain Fito24................................. 24

Gambar 23.

Mekanisme diskoneksi Fito25................................................. 24

Gambar 24.

Mekanisme reaksi sintesis desain Fito25................................. 25

xii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1.

Desain

modifikasi

struktur

emodin

menggunakan

BKChem0.13.0...................................................................... 30
Lampiran 2.

Penambahan atom hidrogen pada pH 7,4 dan generate 3D
desain modifikasi struktur emodin menggunakan Open
Babel...................................................................................... 30

Lampiran 3.

Perintah penambatan berupa file shell script dengan nama
file clin.sh..............................................................................

31

Lampiran 4.

Pembuatan folder dengan nama file emod di dalam server.... 31

Lampiran 5.

Upload file shell script dan struktur 3D desain modifikasi
struktur emodin.....................................................................

32

Lampiran 6.

Menjalankan perintah penambatan di server......................... 32

Lampiran 7.

Proses penambatan dalam PLANTS1.2................................. 33

Lampiran 8.

Download luaran hasil dari penambatan pada PLANT1.2..... 34

Lampiran 9.

Analisis hasil penambatan dengan aplikasi statistik R........... 35

Lampiran 10.

File Data_R.csv untuk melihat ikatan dengan bitstring
penting dan memilih satu replikasi dengan skor ChemPLP
terendah.................................................................................

35

Lampiran 11.

Input ligan pada PyMOL....................................................... 36

Lampiran 12.

Input struktur 3D Reseptor Estrogen Alfa pada PyMOL....... 36

Lampiran 13.

Input protein binding site pada PyMOL................................ 37

Lampiran 14.

Visualisasi interaksi struktur desain modifikasi emodin
dengan asam amino pada kantung ikatan RE-α...................... 37

xiii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ABSTRAK
Kanker payudara merupakan penyakit yang terjadi akibat pertumbuhan sel
yang tidak terkendali pada payudara. Salah satu penyebab kanker payudara adalah
ekspresi yang berlebihan dari reseptor estrogen alfa (RE-α). Emodin merupakan
salah satu senyawa fitoestrogen. Berdasarkan penelitian Liliana (2015) secara in
silico menggunakan protokol penambatan yang telah divalidasi Setiawati,
Riswanto, Yuliani dan Istyastono (2014) dan dilanjutkan dengan post-docking
analysis oleh Istyastono (2015) senyawa emodin bukan ligan aktif dalam ikatan
RE-α.
Pada penelitian ini, dilakukan desain teoretis berbantukan komputer untuk
mendapatkan desain modifikasi struktur emodin sebagai ligan aktif RE-α dengan
uji in silico menggunakan protokol penambatan yang telah divalidasi oleh Setiawati
et al. (2014) dan dilanjutkan dengan post-docking analysis oleh Istyastono (2015).
Desain modifikasi yang aktif kemudian divisualisasikan posenya pada kantung
ikatan RE-α dan dilakukan analisis diskoneksi untuk menentukan rute sintesisnya.
Hasil penelitian yang dilakukan terdapat enam desain modifikasi struktur
emodin yang merupakan ligan aktif terhadap REα yaitu desain modifikasi kode
Fito11, Fito12, Fito14, Fito17, Fito24, dan Fito25. Berdasarkan hasil analisis
diskoneksi hanya desain modifikasi kode Fito11, Fito14, Fito24, dan Fito25 yang
dapat dilanjutkan dengan usulan mekanisme sintesis yaitu dengan menggunakan
reaksi substitusi nukleofilik aromatis.
Kata kunci: Emodin, kanker payudara, reseptor estrogen alfa, desain modifikasi
struktur

xiv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ABSTRACT
Breast cancer is a disease caused by uncontrolled cell growth at breast
tissue. One of the causes of breast cancer is the over-expression of estrogen
receptor alpha (ER-α) by the estrogen hormone. Emodin is one of the phytoestrogen
compound. Based on in silico research by Liliana (2015), using docking protocol
by Setiawati, Riswanto, Yuliani and Istyastono (2014) and continued with postdocking analysis by Istyastono (2015) shown that emodin was not an active ligand
on ERα.
In this study, theoretical computer-aided design was conducted to obtain
the design of structural modification of emodin as active ligand on ERα based in
silico research using Setiawati et al. (2014) docking protocol and Istyastono (2015)
post-docking analysis protocol. Active design was visualized on ER-α binding
pocket and continued with disconection analysis to determine synthesis route.
In this research, six designs of structural modification of emodin which were
active ligands on ER-α. Those are Fito11, Fito12, Fito14, Fito17, Fito24, and
Fito25. Based on disconnection analysis only Fito11, Fito14, Fito24, and Fito25
were proceed with the proposed mechanism of synthesis. The synthesis is using an
aromatic nucleophilic substitution reaction.
Keywords: Emodin, breast cancer, estrogen receptor alpha, design of structural
modification of emodin

xv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

1. Pendahuluan
Kanker merupakan penyakit peringkat teratas penyebab kematian di
seluruh dunia, pada tahun 2012, angka kematian akibat kanker mencapai 8,2 juta
orang dan 521.000 orang diantaranya disebabkan oleh kanker payudara (World
Health Organization, 2015). Kanker payudara merupakan tumor ganas yang
dimulai dari sel-sel payudara kemudian tumbuh dan menyerang jaringan di
sekitarnya serta organ lainnya (American Cancer Society, 2014). Pada tahun 2014,
terdapat 48,998 kasus kanker payudara pada wanita di Indonesia dengan kematian
sebesar 19.730 kasus (21,4%) dari seluruh kasus kematian yang disebabkan oleh
kanker (World Health Organization, 2014).
Estrogen dan reseptor estrogen (RE) berperan penting dalam genesis dan
pertumbuhan malignan pada kanker payudara. Tingkat estrogen yang tinggi dan
ekspresi reseptor estrogen alfa secara berlebih sering terobservasi pada sebagian
besar kanker payudara (Hayashi et al., 2003). Hal tersebut menyebabkan inhibisi
reseptor estrogen alfa menjadi pendekatan utama dalam pencegahan dan terapi
kanker (Suganya, Radha, Naorem, dan Nishandhini, 2014).
Salah satu obat yang digunakan untuk terapi kanker payudara adalah
tamoxifen. Tamoxifen bekerja sebagai parsial antagonis, tamoxifen berkompetisi
dengan estrogen untuk berikatan dengan reseptor sehingga dapat merusak fungsi
reseptor estrogen (Salazar, Ratnam, Patki, Kisovic, Trumbly, dan Iman, 2011). Obat
tersebut ternyata menyebabkan berbagai efek samping seperti penggumpalan darah,
stroke, kanker rahim, dan katarak, sehingga perlu dilakukan pengembangan obat
untuk terapi kanker payudara, salah satunya dengan melakukan pengembangan ke
arah obat alternatif atau tradisional dari tanaman seperti fitoestrogen untuk
menemukan senyawa baru yang dapat mengobati kanker payudara dengan efek
samping yang kecil (Suganya et al., 2014).
Fitoestrogen adalah senyawa alami yang memiliki fungsi sama dengan
estrogen. Fitoestrogen alami memiliki potensi yang lebih rendah dibanding
estrogen sintetis namun memiliki efek samping yang lebih sedikit dan lebih aman
(Huang et al., 2013). Salah satu senyawa fitoestrogen adalah emodin (3-methyl-1,
6, 8-trihydroxyanthraquinone).

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 1. Struktur emodin (Pubchem, 2016)
Emodin merupakan senyawa golongan anthraquinone yang terdapat
dalam Aloe vera, Rheum officinale, Polygonum cuspidatum, Rheum palmate, dan
tanaman genus lain seperti Polygonum, Rhamnaceae, Leguminosae, dan Liliaceae.
(Huang et al., 2013; Izhaki, 2002; Xing et al., 2015; Yaoxian, Hui, Yunyan, Yangin,
Xin, dan Xiaoke, 2013). Berdasarkan penelitian Liliana (2015), emodin telah diteliti

secara in silico menggunakan protokol Setiawati, Riswanto, Yuliani, dan Istyastono
(2014) dan post-docking analysis Istyastono (2015). Hasil dari penelitian tersebut
emodin berupa skor ChemPLP terendah yaitu -75,292 dari 1000 kali replikasi dan
pose emodin dalam kantung ikatan RE-α.

Gambar 2. Pose emodin dalam kantung ikatan RE-α (Liliana, 2015)
Pose emodin dalam kantung ikatan RE-α menunjukkan adanya ikatan
antara emodin dengan backbone, yaitu dengan LEU346 dan LEU387. Ikatan
emodin dengan residu juga tampak, yaitu dengan ARG394. Ikatan yang
berpengaruh penting terhadap ligan merupakan ligan aktif atau ligan tidak aktif
adalah ikatan dengan LEU387 dan ARG394. Hasil dari post-docking analysis dari
emodin dilihat dengan menggunakan decision tree (Gambar 3).

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 3. Alur emodin dalam decision tree (Liliana, 2015)
Tabel I. Aktivitas bitstring penting senyawa emodin (Liliana, 2005)
No. bitstring
Residu
Aktivitas
320
GLY420
Tidak aktif
242
ARG394
Aktif
117
GLU353
Tidak aktif
411
GLY521
Tidak aktif
473
CYS530
Tidak aktif
105
ASP351
Tidak aktif
201
LEU387
Aktif
470
CYS530
Tidak aktif
170
TRP383
Tidak aktif
171
TRP383
Tidak aktif
323
MET421
Tidak aktif
Berdasarkan penelitian Liliana (2015), senyawa emodin bukan merupakan
ligan aktif pada RE-α secara in silico menggunakan protokol Setiawati et al. (2014)
dan protokol post-docking analysis Istyastono (2015). Oleh karena itu, dilakukan
pengembangan lebih lanjut secara de novo untuk mendapat senyawa modifikasi
struktur emodin yang dapat bertindak sebagai ligan aktif pada RE-α. Dalam
penelitian ini, peneliti mendesain senyawa modifikasi struktur emodin yang dapat

3

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

bertindak sebagai ligan aktif pada RE-α menggunakan protokol Setiawati et al.
(2014) dan protokol post-docking analysis Istyastono (2015).

2. Metode Penelitian
Penelitian ini termasuk jenis penelitian observasional berbantukan
komputer untuk mendesain senyawa modifikasi struktur emodin yang mampu
menjadi ligan aktif RE-α.
2.1. Alat penelitian
Alat yang digunakan adalah server Fakultas Farmasi Universitas Sanata
Dharma dengan nomor alamat IP 103.247.10.66 (pharcomp.web.id), Toshiba
Satelite C640 dengan spesifikasi: Prosesor Intel Pentium P6200 @2,13GHz,
RAM 2,00 GB, 32-bit Operating System, Linux Ubuntu 12.04.
2.2. Bahan penelitian
Bahan yang digunakan adalah protokol yang telah dikembangkan dari
protokol Anita et al. (2012) dan divalidasi oleh Setiawati et al. (2014) dan
protokol post-docking analysis yang dikembangkan Istyastono (2015), struktur
tiga dimensi senyawa modifikasi emodin yang diperoleh dari luaran Open Babel,
BKChem0.13.0 (Istyastono, Anita, dan Sundowo, 2014) untuk mendesain
struktur, Open Babel (Anita et al., 2012) untuk menambahkan atom hidrogen
pada pH 7,4 dan mengubah struktur ke bentuk 3D. SPORES (Brink dan Exner,
2009) untuk menyiapkan senyawa yang akan ditambatkan ke PLANTS1.2
(Korb, Stutzel, dan Exner, 2009), Docking Software PLANTS1.2 (Korb et al.,
2009) untuk mensimulasikan penambatan molekuler sehingga didapatkan skor
ChemPLP, PyPLIF (Radifar et al., 2013) untuk mengidentifikasi protein-ligan
interaction fingerprint, PyMOL1.2 (Lill dan Danielson, 2011) untuk
menghasilkan gambar molekuler, dan R 3.2.1 (R Foundation, 2015) untuk
analisis statistik.
2.3. Prosedur penelitian
2.3.1. Preparasi desain modifikasi struktur emodin
Berdasarkan inspeksi visual pada superposisi senyawa emodin pada
kantung ikatan RE-α dengan menggunakan PyMOL1.2, dibuat modifikasi

4

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

struktur dari senyawa emodin dengan menggunakan BKChem0.13.0 dan
didapatkan file .mol. Struktur .mol ditambahkan atom hidrogen pada pH 7,4
menggunakan Open Babel, kemudian dilakukan generate 3D dengan
menggunakan Open Babel yang akan mendapatkan file berupa .mol2.
Struktur .mol2 disiapkan untuk ditambatkan pada perangkat lunak
PLANTS1.2 (Korb et al., 2009) menggunakan aplikasi SPORES (Brink dan
Exner, 2009).
2.3.2. Penambatan desain modifikasi struktur emodin
Luaran dari SPORES ditambatkan dengan menggunakan PLANTS1.2
dengan konfigurasi mengacu pada Setiawati et al. (2014). Iterasi
penambatan molekuler dilakukan tiga kali dengan luaran berupa 3 x 50 pose
kemudian dipilih satu skor ChemPLP terbaik (terendah). Prosedur
penambatan senyawa modifikasi struktur emodin direplikasi lima kali,
sehingga diperoleh lima pose terbaik.
2.3.3. Post-docking analysis
Hasil penambatan berupa skor ChemPLP dan PLIF bitstring yang
dimasukan pada decision tree melalui metode RPART dengan aplikasi
statistik R versi 3.2.1 (R Foundation, 2015). Data hasil analisis dari decision
tree akan memperlihatkan senyawa modifikasi struktur emodin aktif sebagai
ligan atau tidak aktif. Jika hasil analisis senyawa modifikasi emodin adalah
ligan aktif, maka akan dilanjutkan dengan analisis diskoneksi, tetapi jika
ligan inaktif, maka prosedur diulang dari inspeksi visual dan preparasi
desain senyawa modifikasi struktur emodin hingga didapatkan ligan aktif.
Pose dari senyawa modifikasi emodin dilihat interaksinya dengan RE-α
menggunakan PyMOL1.2 (Lill dan Danielson, 2011).
2.3.4. Analisis hasil
Analisis hasil dilakukan dengan menguji lima pose hasil penambatan
menggunakan aplikasi statistik R versi 3.2.1 (R Foundation, 2015) dengan
protokol post-docking analysis yang dikembangkan oleh Istyastono (2015).
Luaran yang akan diperoleh berupa bitstring yang akan menunjukkan aktif

5

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

tidaknya suatu pose. Dengan taraf kepercayaan 95%, data bitstring diolah
untuk menentukan apakah senyawa uji aktif sebagai ligan pada RE-α.
Visualisasi pose dengan PyMOL1.2 (Lill dan Danielson, 2011)
dilakukan dengan memilih pose dengan kriteria:
1. Pose dengan bitstring 320 aktif dan skor ChemPLP terkecil
2. Pose dengan skor ChemPLP terendah
3. Tidak ada pose yang aktif pada bitstring 320, sehingga dipilih pose
dengan ChemPLP terkecil saja

Tabel II. PLIF bitstring yang penting menurut decision tree
(Istyastono, 2015)
Nomor
Residu
Jenis Interaksi
Bitstring Terkait
320
GLY420
Ikatan hidrogen (protein sebagai akseptor)
242
ARG394
Ikatan hidrogen (protein sebagai donor)
117
GLU353
Ikatan hidrogen (protein sebagai akseptor)
411
GLY521
Ikatan hidrogen (protein sebagai akseptor)
473
CYS530
Ikatan hidrogen (protein sebagai donor)
105
ASP351 Interaksi elektrostatik (protein sebagai anion)
201
LEU387
Ikatan hidrogen (protein sebagai akseptor)
470
CYS530
Interaksi non polar
170
TRP383
Aromatik face-to-face
171
TRP383
Aromatik edge-to-face
323
MET421
Interaksi non polar
2.3.5. Analisis diskoneksi dan penentuan jalur sintesis
Analisis diskoneksi dilakukan terhadap struktur senyawa modifikasi
emodin yang telah terbukti sebagai ligan aktif RE-α sampai ditentukan
senyawa sederhana (starting material) yang tersedia dalam database Sigma
Aldrich. Setelah itu disusun rute sintesis berdasarkan starting material
tersebut.

6

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Alur Tahapan Prosedur

Inspeksi visual
Desain senyawa
modifikasi struktur
emodin siap skrining
Penambatan senyawa
modifikasi emodin

Post-docking analysis

Aktif

Inaktif

Analisis diskoneksi

Gambar 4. Alur Tahapan Prosedur

3. Hasil dan Pembahasan
Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan senyawa modifikasi struktur
emodin sebagai ligan aktif pada RE-α melalui protokol penambatan molekuler oleh
Setiawati et al. (2014) dan post-docking analysis oleh Istyastono (2015).
Berdasarkan hasil inspeksi visual pada penelitian in silico senyawa emodin yang
dilakukan oleh Liliana (2015), maka diperoleh sepuluh desain senyawa modifikasi
struktur emodin beserta hasil penambatan lima replikasi berupa skor ChemPLP
yang ditampilkan pada Gambar 5 dan PLIF bitstring pada tabel IV.

7

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 5. Desain modifikasi struktur emodin kode Fito1-Fito10

8

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Tabel III. Nama IUPAC desain modifikasi struktur emodin kode Fito1-Fito10
Kode
Nama IUPAC
4-hydroxyphenyl 4,5,7-tris(4-hydroxyphenoxy)-9,10-dioxoFito1
9,10-dihydroanthracene-2-carboxylate
6,8-bis[(2-aminoacetyl)oxy]-3-methyl-9,10-dioxo-9,10Fito2
dihydroanthracen-1-yl 2-aminoacetate
6,8-bis[(2-aminopropanoyl)oxy]-3-methyl-9,10-dioxo-9,10Fito3
dihydroanthracen-1-yl 2-aminopropanoate
6,8-bis[(2-hydroxyacetyl)oxy]-3-methyl-9,10-dioxo-9,10Fito4
dihydroanthracen-1-yl 2-hydroxyacetate
1,3,8-tris(2-hydroxyphenoxy)-6-methyl-9,10Fito5
dihydroanthracene-9,10-dione
1,3,8-tris(4-hydroxyphenoxy)-6-methyl-9,10- dihydroanthraceneFito6
9,10-dione
Fito7
1,3,8-tris(4-hydroxyphenoxy)-9,10-dihydroanthracene-9,10-dione
4-hydroxyphenyl 4,5,7-tris(4-hydroxyphenoxy)-9,10-dioxoFito8
9,10-dihydroanthracene-2-carboxylate
Fito9
4,5,7-trihydroxy-9,10-dioxo 9,10-dihydroanthracene-2-carboxylic
acid
4-hydroxyphenyl 4,5,7-trihydroxy-9,10-dioxo-9,10
Fito10
dihydroanthracene-2-carboxylate

Tabel IV. Luaran penambatan desain modifikasi emodin kode Fito1-Fito10
berdasarkan bitstring penting dalam decision tree
Bitstring
Nama 3 2 1 4 4 1 2 4 1 1 3
Aktivitas
file
2 4 1 1 7 0 0 7 7 7 2
0 2 7 1 3 5 1 0 0 1 3
Fito1 0 0 0 0 0 0
Fito2 0 0 0 0 0 1
Fito3 0 0 0 0 0 0
Fito4 0 0 0 0 1 0
Fito5 0 0 1 0 0 0
Fito6 0 0 0 0 1 0
Fito7 0 0 0 0 0 0
Fito8 0 0 0 0 0 0
Fito9 0 0 1 1 0 0
Fito10 0 0 0 0 1 0
*Ket : 1 = Aktif, 0 = Tidak aktif

0
0
0
0
0
0
0
0
1
0

9

1
1
1
1
1
1
0
1
0
1

0
0
0
0
0
1
0
1
0
0

1
1
1
1
1
1
1
0
0
0

0
0
0
0
1
0
0
0
0
0

Tidak aktif
Tidak aktif
Tidak aktif
Tidak aktif
Tidak aktif
Tidak aktif
Tidak aktif
Tidak aktif
Tidak aktif
Tidak aktif

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Hasil penambatan kesepuluh desain modifikasi struktur emodin
menggunakan protokol Setiawati et al. (2014) dan post-docking analysis oleh
Istyastono (2015) dengan taraf kepercayaan 95% menggunakan metode RPART
menunjukkan desain tersebut inaktif terhadap RE-α.
Berdasarkan penelitian Herlynda (2016), diperoleh desain senyawa ligan
aktif terhadap RE-α dengan memodifikasi senyawa 2,6-dihydroxyanthraquinone
yang juga menggunakan protokol Setiawati et al. (2014) dan post-docking analysis
oleh Istyastono (2015). Pada penelitian tersebut, gugus hidroksil dari senyawa 2,6dihydroxyanthraquinone diganti dengan gugus eter yang berikatan dengan fenol.
Struktur senyawa 2,6-dihydroxyanthraquinone merupakan golongan yang sama
dengan emodin yaitu golongan anthraquinone. Oleh karena itu, mengacu pada
penelitian Herlynda (2016) dibuat tujuh belas desain modifikasi struktur dengan
mengganti gugus fenol dengan gugus aromatis heterosiklik yang berikatan dengan
hidroksil yang ditunjukkan pada Gambar 6 dan Gambar 7 beserta hasil penambatan
berupa skor ChemPLP dan PLIF bitstring pada tabel VI. Senyawa aromatis
mempunyai interaksi yang lebih baik dari senyawa alifatis karena bentuk aromatis
yang flat sehingga mempunyai interaksi yang baik dengan hydrophobic binding
region sedangkan senyawa alifatis berbentuk bulky sehingga mempunyai interaksi
yang buruk dengan hydrophobic binding region.

Gambar 6. Desain modifikasi struktur emodin kode Fito11-Fito14

10

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 7. Desain modifikasi struktur emodin kode Fito15-Fito27
11

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Tabel V. Nama IUPAC desain modifikasi struktur emodin kode Fito11-Fito27
Kode
Nama IUPAC
Fito11
2,6-bis[(5-hydroxypyridin-2yl)]-9,10-dihydroanthracene-9,10-dione
2,6-bis[(5-hydroxy-1H-pyrrol-3-yl)oxy]-9,10-dihydroanthracene-9,10Fito12
dione
2,6-bis[(2-hydroxypyrimidin-5-yl)oxy]-9,10-dihydroanthracene-9,10Fito13
dione
2,6-bis[(5-hydroxypyrazin-2-yl)oxy]-9,10-dihydroanthracene-9,10Fito14
dione
Fito15 2,6-bis[(5-hydroxyfuran-3-yl)oxy]-9,10-dihydroanthracene-9,10-dione
2,6-bis[(5-hydroxy-1H-imidazol-2-yl)oxy]-9,10-dihydroanthraceneFito16
9,10-dione
2,6-bis[(5-hydroxythiophen-2-yl)oxy]-9,10-dihydroanthracene-9,10Fito17
dione
2,6-bis[(4-hydroxy-1,3-thiazol-2-yl)oxy]-9,10-dihydroanthracene-9,10Fito18
dione
Fito19 2,6-bis[(5-hydroxy-4H-pyran-2-yl)oxy]-9,10-dihydroanthracene-9,10dione
2,6-bis[(6-hydroxy-2H-pyran-3-yl)oxy]-9,10-dihydroanthracene-9,10Fito20
dione
2,6-bis({[5-(hydroxymethyl)-1H-pyrrol-3-yl]oxy})-9,10Fito21
dihydroanthracene-9,10-dione
2,6-bis({[5-(hydroxymethyl)furan-3-yl]oxy})-9,10-dihydroanthraceneFito22
9,10-dione
2,6-bis({[4,5-bis(hydroxymethyl)-1-methyl-1H-imidazol-2-yl]oxy})Fito23
9,10-dihydroanthracene-9,10-dione
2,6-bis({[5-(hydroxymethyl)thiophen-2-yl]oxy})-9,10Fito24
dihydroanthracene-9,10-dione
2,6-bis({[4-(hydroxymethyl)-1,3-thiazol-2-yl]oxy})-9,10Fito25
dihydroanthracene-9,10-dione
2,6-bis[(5-hydroxy-4-oxo-4H-pyran-2-yl)methoxy]-9,10Fito26
dihydroanthracene2,6-bis({[5-acetyl-6-(hydroxymethyl)-2-oxo-2H-pyran-3-yl]oxy})-9,10Fito27
dihydroanthracene-9,10-dione

12

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Tabel VI. Luaran penambatan desain modifikasi emodin II berdasarkan bitstring
penting dalam decision tree
Bitstring
Nama 3 2 1 4 4 1 2 4 1 1 3
Aktivitas
file
2 4 1 1 7 0 0 7 7 7 2
0 2 7 1 3 5 1 0 0 1 3
Fito11 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0
Aktif
Fito12 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0
Aktif
Fito13 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0
Tidak aktif
Fito14 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0
Aktif
Fito15 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0
Tidak aktif
Fito16 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1
Tidak aktif
Fito17 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0
Aktif
Fito18 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0
Tidak aktif
Fito19 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0
Tidak aktif
Fito20 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0
Tidak aktif
Fito21 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0
Tidak aktif
Fito22 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0
Tidak aktif
Fito23 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0
Tidak aktif
Fito24 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0
Aktif
Fito25 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0
Aktif
Fito26 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0
Tidak aktif
Fito27 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0
Tidak aktif
*Ket : 1 = Aktif, 0 = Tidak aktif
Hasil penambatan tujuh belas desain modifikasi struktur emodin
menggunakan protokol Setiawati et al. (2014) dan post-docking analysis oleh
Istyastono (2015) dengan taraf kepercayaan 95% menggunakan metode RPART
terdapat enam desain senyawa yang merupakan ligan aktif pada kantung ikatan REα. Desain senyawa yang merupakan ligan aktif adalah desain kode Fito11, Fito12,
Fito14, Fito17, Fito24, dan Fito25, masing-masing desain dimodifikasi berturutturut yaitu menggunakan gugus piridin berikatan dengan hidroksil, pyrrole
berikatan dengan hidroksil, pyrazine berikatan dengan hidroksil, thiophene
berikatan dengan hidroksil, thiophene berikatan dengan metanol, thiazole berikatan
dengan metanol.

13

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Desain Fito11, Fto12, Fito14, Fito17, Fito24, Fito25 mempunyai skor
ChemPLP terendah secara berturut-turut yaitu -94,6361; -93,1833; -89,3156;
-91,4631; -92,2775; dan -92,7708. Seluruh desain tersebut juga mempunyai alur
pada decision tree yang sama yaitu aktif pada bitstring 242 (ARG394) dan 201
(LEU387) serta mempunyai skor ChemPLP