Uji In Silicobiochanin-a sebagai Ligan pada receptor Estrogen Alfa.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
UJI IN SILICO BIOCHANIN-A SEBAGAI LIGAN PADA RESEPTOR
ESTROGEN ALFA
Karla Violetta
128114012
INTISARI
Kanker payudara merupakan salah satu jenis kanker yang paling banyak
terjadi di seluruh dunia. Sekitar 1,7 miliar wanita dari seluruh wanita yang terkena
kanker mengalami kanker payudara. Salah satu penyebab terjadinya kanker
payudara adalah ekspresi berlebih reseptor estrogen alfa (RE-α). Uji in vitro
menunjukkan biochanin-a merupakan ligan di RE-α. Penelitian bertujuan untuk
menguji kemampuan biochanin-asebagai ligan RE-α secara in silico, mengetahui
dan menguji kemampuan protokol penambatan virtual untuk mengenali
biochanin-a sebagai ligan RE-α, dan mengetahui pose biochanin-adalam kantung
ikatan RE-α.
Pengujian ini dilakukan dengan protokol penambatan virtual yang telah
dikembangkan dan telah divalidasi oleh Setiawatiet al. (2014).Analisis hasil
dilakukan menggunakan aplikasi statistik R 3.0.2 dengan metode recursive
partition and regression tree (RPART) yang telah dikembang oleh Istyastono
(2015) dan visualisasi pose ikatan dibuat dengan PyMol 1.2.
Hasil penelitian menunjukkan skor ChemPLP terendah senyawa
biochanin-a adalah -76,8508. Biochanin-a berikatan dengan residu ARG 394
dengan ikatan hidrogen. Hasil analisis dengan decision tree menunjukkan
biochanin-a merupakan decoy, sehingga protokol tidak dapat mengenali
biochanin-a sebagai ligan. Dapat disimpulkan perlu dilakukan pengembangan
protokol yang dapat mengidentifikasi biochanin-a sebagai ligan.
Kata kunci: Kanker payudara, biochanin-a, RE-α, in silico screening,
penambatan molekul, PLANTS1.2, ChemPLP, SPORES, R 3.0.2, metode
RPART, decision tree.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
IN SILICO STUDY BIOCHANIN-A COMPOUND AS LIGAND ON
RECEPTOR ESTROGEN ALPHA
Karla Violetta
128114012
ABSTRACT
Breast cancer is one of the types of cancer with the highest incidence in
the world. Around 1.7 billion women have breast cancer from all women in the
world that have cancer.One of the causes of breast cancer is overexpression of
estrogen receptor alpha (ER-α). In vitro study of biochanin-a shown that
biochanin-a act as ligand in ER-α. This research’s goals is to test biochanin-a’s
ability as a ligand in ER-α in a in silico test, to know and test the virtual docking
protocol’s ability to detect biochanin-a as a ligand in ER-α, and to know
biochanin-a’s pose in the binding site of ER-α.
This research is done with virtual docking protocol that had been
developed by Setiawati et al. (2014). The analysis of the results is done using
statistic application R 3.0.2 with recursive partition and regression tree (RPART)
method that have been developed by Istyastono (2015) and the visualization of
binding pose is made using PyMol 1.2.
The results had shown the lowest ChemPLP score of biochanin-a is 76.8508. Biochanin-a bonds with ARG 394 residue in form of hydrogen bond.
The result from decision tree’sanalysis shown that biochanin-a is a decoy, so the
protocol was unable to detect biochanin-a as a ligand. Further development is
needed to make a protocol that able to identify biochanin-a as ligand in ER-α.
Key words: Breast cancer, biochanin-a, ER-α, in silico screening, molecular
docking, PLANTS1.2, ChemPLP, SPORES, R 3.0.2, RPART method,
decisiontree.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
UJT
IN SILICOBIOCHANIN-A SEBAGAI LIGAN PADA RESEPTOR
ESTROGEN ALFA
SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gefar Sarjana Farmasi (S.Farm.)
Prosram Studi Farmasi
T- O
T
I
Itr..,
\r "Gyr:t<
Oleh:
Karla Violetta
NIM: I28ll40I2
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2015
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
UJI IN SILICOBIOCHANIN-A SEBAGAI LIGAN PADA RESEPTOR
ESTROGEN ALFA
SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
't
Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S.Farm.)
Program Studi Farmasi
(O
lv
a
\
A
3
;)
.7
{
Diajukan oleh:
Karla Violetta
NIM: 128114012
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2015
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Persetujuan Pembimbing
UJI
II{SIIICO
SENYAW A BIOCHA.nfITY-,{ SEBAGAI LIGAN RESEPTOR
ESTROGEN ALFA
Skripsi yang diajukan oleh:
Karla Violetta
NIM : 138114012
telah diset*jui oleh:
Pembimbinduo*"
\N
itI
))Enade Perd\ Isry*astono.
Ph.D.. Apt.
tanggal ?S November 2015
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Pengesahan SkriPsi Berjudul
LTJI
lif
S'T ICG BIOCEANIN-A SEBAGAI LIGAIY PAI}A RE'SEPTOR
ESTROGEN ALFA
Oleh:
Karla Yioletta
."
NIM: 1281'14}12
Dipertahaakan di hadapan Panitia Penguji Skripsi
Fakultas Farmasi
Universitas Sanata Dharrna
fl
pada tanggal
:. !..!.gb.
tl$l.'...49'
6
Mengetahui
Fakultas Farmasi
re;
:'+*!s&
Panitia Penglrji:
1. Enade Perdana Istyastono, Ph.D-'
Apt'
2. Agustina Setiawati, M. Sc.' APt3. Florentinus Dika Octa Riswanto,
M' Sc'
Ir
, Ph,D.,
Apt.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
HALAMAN PERSEMBAHAN
Aku bermirnpi, aku adalah sebuah kupu-kupu. melayang cli langit, lalu
bangr-rn.
Seliarang aku penasaran, apakah aku orang yang bermiinpi menjacli kupu-kupg
aku seekor kupu-kupu yang nennirnpi menjadi rnanusia,/
itu,
- Zhuangzi
O:"t:"*
ribuan rnii dimulai dengan saru langkah.
-Lao Tzu
Tidak semua yang emas tidak berkernilauan,
tidak semua yang mengembara hilang.
Yang tua dan kuat tidak layu;
tidak sernua akar akan membeku.
-J.R.R Tolkien
Ketika kalnu merasa senang, berbahagialah, dan ketika kamu marah, bertinclaklal
marah...dan ketika katnu mau menangis, menangislalr! Karena setelah kar-qu
menangis, karnu akan merasa lebih baik.
-Rosette Christopher, Chrono Crusade
Tidak ada yang rnenolong diri kita selain ciiri kita.
Tidak ada yang bisa dan tidak ada
-rang boleh.
Diri kita sendiri vang harus menjalani jalan tcrsebut.
- Budciira Gautama
Senanglah dengan apa yang kamu rniriki. Bcrbahagialali apa aclan'a.
Ketika kamu menyadari tidak ada yang kurang. seluluh dunia akap nrcn jacli
nilikmu.
- Lau Tzu
Karya ini ku persernbahhait untuk:
Papa dan Mama yang selalu meudukLrng jalan pilihankrr.
Kakakku 1'ang seialu mendorongku untuk benrsaira lebih keras l.agi dan
mcmilih suatu tujuan untuk hiclup.
Guru-guru yrrilB p-r'rair irteitgajanku akan ber-bagai hal.
Bapali/lbLr cl.sen dan staf pergajar Fakuiras Farnrasi usD.
Ternan-teman ku. serta alutanraterku.
iv
Lrntr-rk
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya
tulis
ir-ri
tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan
dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ihniah.
Apabila di kemudian hari diternukan indikasi plagiarisme dalarn naskah
ini, maka saya bersedia menanggung'segala sanksi sesuai peraturan perundangundangan yang berlaku.
Yogyakarta, 20 Novcmber 2015
Penulis
4I^
AFV,
U
Karla Violetta
'
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LEMBAR PERNYATAAI\ PERSETUJUATI PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAI\ ^A,KADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma:
:'liatla Violetta
Nama
Nomor Mahasiswa :
l28ll40l2
Demi pengembangan Ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul:
"Uii In
Silico
Biochanin-a Sebagai Ligan Pada Reseptor Estrogen Alfa" beserta perangkat
yang diperlukan (bila ada) kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak
untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam
bentuk pangkalan data, mendistribusikannya secara terbatas, dan
mempublikasikannya
di internet atau media lairr untuk kepentingan
akademis
anpa perlu meminta izin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya
selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini sa.va buat dengan sebenarnya.
Dibuat di Yogyakarta
Pada tanggal:30
Marel
2o16
Yang menyatakan
4
fr\u.
U
(Karla Violetta)
VI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PRAKATA
Puji s1'ukur penulis ucapkan pada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan
karunia-Nya sehingga penyusunan skripsi yang berjudul
"uJI 1N SILICO
BIOCILANIN-I SEBAGAI LIGAI{ PADA RESEPTOR ESTROGEN ALFA"
dapat dilaksanakan dengan baik." Skripsi
ini disusun
sebagai salah satu syarat'
untuk meraih gelar Sarjana Farmasi (S.Farm.) di Fakultas Farmasi, Universitas
Sanata Dharma, Yogyakarta.
Selama proses penelitian dan pen) lsunan skripsi
ini,
penulis
meldapatkan banyak bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu,
penulis mengucapkan terima kasih kepada:
l. Aris Widayati, M.Si., Ph.D., Apt., selaku Dekan Fakultas
Fanirasi
Universitas Sanata Dhanna.
2.
Dr. Sri Hartati Yuliani, M.Si. Ap1., selaku Ketua Prograrn Srudi Fakultas
Fannasi Universitas Sanata Dhanna Yogyakarta.
3.
Enade Perdana lstyastolo, Ph.D., Apt., selaku ciosen pembirnbing yang
telah memberikan bimbingan, masukan serta pengaral-ian dalam penelitian
dan oenyusunan skripsi ini.
4.
Agustina Setiawati, M.Sc.. Apt. dan Florentinus Dika Octa Riswanto,
M.Sc., sebagai dosen penguji yang telah memberikan kritik dan saran yang
r.nernbangun selama proses pembuatan sklipsi'
5.
Papa dan l,4ama yang selalu rnendukuug jalan piiihanku sefia kakak ku
yang selalu mendorougku.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6. Aprilini Khaterin Johan, Felicia, Felicia Fraulein
Setiawan, Liliana,
sebagai teman seperjuangan yang teiah bersama-sama berjuang untuk
menyelesaikan penelitian.
7.
Teman-teman
FKK A 2012 atas kebersamaan,
canda tawa dan
pengalamannya unflik perfulis selama menjalani kuliah di Fakultas Farmasi.
Universitas Sanata Dharma.
Akhir kata, penulis menyadari masih banyak kekurangan
penyusunan skripsi
dalam
ini. Mengingat keterbatasan kemampuan dan pengetahuan
penulis, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari semua
pihak. Semoga skripsi ini berrnanfaat bagi pembaca.
Penulis
viii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN
TIALAMAN PERSETUJUAN
HALAMAN
"...". i
JUDUL......
PEMBIMBING
PENGESAHAN.....:..,.
PERSEMBAHAN."""
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
HALAMAN
........" ii
......."
iii
""""' iv
"""""""""""
v
""""" vi
PRAKATA
DAFTAR
IS1.............
"""'"""" viii
DAFTAR
TABEL.....
""""""'
DAFTAR
GAMBAR
""""""' xii
""'"""' xiii
INTISAzu'
.......... xrv
ABSTRACT
BAB l.
xi
PI]NGANTAR.............
A.LatarBelakang....
1. Permasalahan.......'-......
2.
l(easlian
penelitian
3.
Manfaat
pene1itian...
""""""""' i
"""""""'
I
"""""""""2
""""""""""""2
"""""""""""
3
Penelitian..
""""""'
3
1..
Tujuanumurl
""""""'
3
2.
Tujuan
khusus
""""""
4
B. Tujuan
BAB
11.
PENE,LAAHAN
A. Kanker
PUSTAKA..........
Payuclara
"... "........5
"""""""' 5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
D. Bahan dan Alat
Penelitian
1.
Bahan yang digunakan dalarn
2.
Alat atau instrumen
E. Tata Cara
penelitian...
penelitian
....... 15
...... 15
Penelitian............
................" 15
Biochcnin-A
................... 16
1.
Preparasi
2.
Penambatan
3.
Post-docking
Biochanin-A
analysis......
F. Tata Cara Analisis
Hasil......
BAB IV. HASIL DAN
PEMBAHASAN
BAB V. KESIMPULAN DAN
SARAN
A.
Kesimpu1an..............
B,
Saran
DAFTAR
.................... 15
PUSTAKA
.................. 16
.............. 16
...............'. 16
...........,........ 18
....................,.22
..........22
..."...........,......22
..............23
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BIOGR.AFI
PENUL1S
...........24
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel
I.
PLIF bitstrirzgpenting dalam decision treeyang dipiiih.................10
Tabel
Il.
Data bitstrilxg pose yang
divisualisasikan
......."..."........ 18
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR GAMBAR
Halaman
l. Teori Inisiasi-Promosi-Prosressi............
....................... 6
Gambar 2. Struktur estradiol dan
biochanin-a............
.................... 7
Gambar 3. Decisiort tree metode
RPART......
Garnbar
...........".. 19
Gambar 4. Pose visualisasi biochanin-a pada kantung ikatan RE-s........., ........20
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
INTISARI
Kanker pay-udara mempakan salah satu jenis kanker yang paling banyak
terjadi di seluruh dunia. Sekitar 1,7 miliar u,anita dari seluruh wanita yang terkena
kanker mengalami kanker payudara. Salah satu penyebab terjadinya kanker
payudara adalah ekspresi berlebih reseptor estrogen alfa (RE-c). Uji in vitro
rnenunjukkan biochanin-a merupakarr ligan di RE- s. Penelitian bertujuan untuk
menguji kemampuan biochanin-a sebagai ligan RE-u secara in silico, mengetahui
dan rnenguji kemampuan protokol penambatan virtual untuk mengenali
biochanin-a sebagai ligan RE-u, dan mengetahui pose biochanin-a dalam kantung
ikatan RE-s.
Pengujian ini dilakukan dengan protokol penambatan virtual yang telah
dikernbangkan dan telah divalidasi oleh Setiawati et al. (2014). Analisis hasil
dilakukan menggunakan aplikasi statistik R 3.0.2 dengan metode recursive
partition and regression tree (RPART) yang telah dikernbang oleh lstyastono
(2.015) dan visualisasi pose ikatan dibuat dengan PyMol 1.2.
Hasil penelitian menunjukkan skor ChemPLP terendah senyawa
biochanin-a adalah -76,8508. Biochanin-a berikatan dengan residu ARG 394
dengan ikatan hidrogen. Hasil analisis dengan decision tree menunjukkan
biochanin-a merupakan decoy, sehingga protokol tidak dapat mengenaii
biochanin-a sebagai ligan. Dapat disimpulkan perlu dilakukan pengembaiigan
protokol yang dapat mengidentifikasi biochanin-a sebagai ligan.
Kata kunci: Kanker payudara, biochanin-a, RE-o,, in silico
penambatan molekul, PLANTSI.2; ChemPLP. SPORES,
RPART, decision tree"
R
screening,
3.0"2, rnetode
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ABSTRACT
Breast cancer is one of the types of cancer with the highest incidence in
the world. Around 1.7 billion women have breast cancer from all women in the
world that have cancer. One of the causes of breast cancer is overexpression of
estrogen receptor alpha (ER-u) In vitro study of biochanin-a shown that
biochanin-a act as ligand in ER-a. This research's goals is to test biochanin-a's
ability as a ligand in ER-a in a in silico test, to know and test the virtual docking
protocol's ability to detect 'binchanin-a as a ligand in ER-u, and to know,
biochanin-a's pose in the binding site of ER-u,.
This research is done with virtual docking protocol that had been
developed by Setiawati et al. (2014). The analysis of the results is done using
statistic application R 3.0.2 with recursive partition and regression tree (RPART)
method that have been developed by Istyastono (2015) and the visualization of
binding pose is made using PyMol 1.2.
The results had shown the lowest ChemPLP score of biochanin-a is
-76.8508. Biochanin-a bonds with ARG 394 residue in fonn of hydrogen bond"
The result from decision tree's analysis shown that biociranin-a is a decoy, so the
protocol was unable to detect biochanin-a as a ligand. Further development is
needc:d to make a protocol that able to identify biochanin-a as ligand in ER-c.
Ke1 words: Breast cancer, biochanin-a, ER-u, in silico screening, molecular
docking, PLANTS1.2, ChemPLP, SPORES, R 3.0.2, RPART method,
decisiontree.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB
I
PENGANTAR
A. Latar
Belakang
Kanker adalah sekelomfok penyakit yang menyebabkan sel dalam tubuh
untuk berubah dan tumbuh
di luar kontrol (American
Concer Society,2013).
Kanker payudara adalah kanker yang terbentuk pada jaringan payudara. Menurut
World Health Organization (WHO), kanker paludara merupakan salah satu jenis
kanker yang paling umum terdiagnosa di dunia dengan jumlah 1,7 miliar pada
tahun 2012. Kanker payudara juga merupakan salah satu jenis kanker yang paling
banyak menyebabkan kematian pada wanita, yaitu sebanyak 522.000 kematian
pada tahun 2012 (lnternational Agency for Research on Cancer WHO,2013).
Menurlt Youlden, Crarnb. Yip, dan Baade (2014), angka kejadian
payudara
di
kanker
lndonesia pada tahun 2012 adalah 48.998 orang dan angka
mortalitasnya adalah 19.7 50 orang,
Salah saru faktor resiko kanker payudara adalah kadar hormon endogen"
berupa estrogen, yang tinggi (American Cancer Society, 2AB). Hormon estrogen
ini dalarn tubuh manusia berikatan dengan reseptor estrogen yang berada pada sel.
Pada tikus darr lrranusia reseptor estrogen ada dalanr dua subtipe, yairu reseplol
estrogen alfa (RE-u) dan reseptor esffogen beta (RE-B) (Hayashi, 2003).
Hubungan antara RE-u dan karrker payudara dapat ditunjr.ikkan oleh peningkatan
ekspresi RE-u saat pembentukan karsinoma inlraduktal clari kelenjar susu norr.nal
(Kurebai'asht et ql.. 2000).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Biochanin-a (5,7-dihidroksi-3-(4-rnetoksiisoflavon))
merupakan
isoflavon yang berasal dari semanggi merah (Trfolium pratense Z.) (Ko et al.,
2010) (833 mgll00 g) (Moon,2007), tunas alfalfa (2946 mg/100 g) dan kacang
polong cina (9,3 rng/100
g) (Moon, 2007). Biochanin-a diketahui dapat
menginhibisi kelangsungan hidrip sel, signaling pathway dan ekspresi enzim'
penginvasi dan memiliki aktivitas agen anti-kanker (Sehdev, Lai, dan Bhushan,
2009). Senyawa biochanin-a merupakan ligan agonis
di RE-a (Suetsugi,
Su,
Karlsberg, Yuan dan Chen, 2003). Hingga sekarang, belum dilakukan penelitian
mengenai aktivitas biochanin-a pada RE-cr secara in silico.
Uji in silico
mengenai aktivitas RE-u didasarkan pada metode
penambatan Penapisan Virtual Berbasis Struktur (PVBS). Dalam penelitian ini,
pose biochanin-a dalam kantlng ikatan RL-o, diseleksi inenggunakan protokol
penambatan
virlual oleh Setiawati, Riswanto, Yuliani, dan Istyastono pada tahun
2014 dan protokol po st-docking analysis oleh Istyastono (2015).
l.
Permasalahan
Apakah senyawa biochanin-a bertindak sebagai ligan pada RE-s secara
in silico menurut protokol Setiawati et al. (2014) dan protokol
post-docking
anal,vsis menutut lstyastono (20 1 5).
2.
Keaslian penelitian
Sejauh pengetahuan peneliti, penelitian mengenai
"Uji In Silico Bioc'honin-o
sebagai Ligan pada Reseptor Estrogen Al1'a" belurn pemah dilakukan. Adapun
jurnal terkait antara larn "Structure-Bqsecl De,sign o.f'Eugenol Analogs
ct.s
Potenlinl
[,slrogen Receplor Tnlogortisl" oleh Anita. Radifar. Kardono. Hanafi.
dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Istyastono pada tahun 2A12, "Retrospective Validatiott
Screening protocol
oJ'
Structure-Based Virtual
to identifu Ligands For Estrogen Receptor Alpha and
its
Application to ldentifu The Atpha-Mangostin Binding Pose" oleh Setiawati et al.
pada tahun 2014 dan "Employing Recursive Partition and Regression Tree
Method to Increase The Quati\f of Structure-Based l/irtual Screening
In The
Estrogen Receptor Atpha Ligands ldentificatio;n" oleh lstyastono pada tahun
2015.
3.
Manfaat penelitian
a.
Manfaat teoretis.
Memberikan tambahan informasi mengenai kemampuan biochanin-a
sebagai ligan di kantung ikatan RE-s dan mengetahui pose biochanin-a
di kantung ikatan RE-cr.
ManfaqQtaKlLs.
Penelitian diharapkan dapat membantu pengembangan protokol
penambatan virtual.
Manfaat metodologis.
Penelitian bertindak sebagai validasi ekstemal protokol penamL'atan
virtual oleh Setiarvali et al. (2014) dan protokol post-docking uttah.sis
menurut lstvastorto (20 1 5).
B. Tujuan Penelitian
l.
Tujuan umum
Tujuan
ullullt
per-relitian
ini
adalah mengetahui ketnampttatl sellya\\'a
biochanin-a sebagai ligan p:rda RE- u melalui pr-otoltl
Aktrvasr o,ri$t* rtr"! r!
$k:i: ;p11 pr6r*t6tc'
#t
irrlftC!
ftlG
lun"or,,,llirgnr"$
l:?{:tr€ !
Gambar 1. Teori Inisiasi-Promosi-Progressi (Braun dan Anderson, 2007)
Estrogen memainkan peran penting dalam mempromosikan poliferasi
epitelium payudara normal maupun neoplastik (Ramirez, 20AT. Estrogen
memiliki mekanisme untuk menstimulasi poliferasi sel karena estrogen memiliki
sifat genotoksik (Ramirez,20A7). Menurut Kurebayashi et al. (2000), kadar RE-o
meningkat pada saat pembentukkan karsinoma intraduktal.
B.
Reseptor Estrogen
Reseptor estrogen termasuk superfamili hormon esffogen dari reseptor
nukleus (Lee, Kim dan Choi, 2012). Pada tikus dan manusia reseptor estrogen ada
dalam dua subtipe, yaitu RE-u dan RE-p, yang memiliki perbedaan pada bagian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
terminal-C pengikat ligan dan pada bagian tenlinai
N
transactivation. RF,-u
meregulasi transkripsi berbagai gen sebagai faktor transkripsi (Hayashi, 2003).
RE-u terdiri dari wilayah aktifasi fungsi
I
(AF1) terminal-N, wilayah
pengikatan DNA, dan wilayah pengikatan ligan terminal-C yang mengandung
wilayah aktifasi fungsi 2 (AFz). Ketika estrogen dan RE-u berikatan, RE-a yang
ligannya aktif bertranslokasi ke nukleus, berikatan dengan elemen yang responsif
dalam gen promotor target, dan menstimulasi transkripsi gen. Bukti yang muncul
menyatakan pensinyalan reseptor estrogen
itu rumit, melibatkan protein ko-
regulasi dan juga aksi genomik dan aksi ekstra nukleus (Roy dan Vadlamudi,
2012).
C. Biochanin-a
B
iochanin-a (5,7-dihidroksi-3-(4-metoksiisofl avon) merupakan isofl avon
yang dapat ditemuk^an pada kacang kedelai, senranggi nrerah (Trifuhun pratense
L.) (Ko et a|.,2010) (833 rlg/100 g) (Moon, 2001), tunas alfalfa (2946 mgl100 g)
dan kacang polong cina (9,3 mg/100 g) (Moon, 2001). IC5s biochanin-a pada
RE-s adalah 925 nM (Fokialakis. 2012\.
Biochanin-a rnerniiiki bioa''railabilitas vans rendah temtanra karena
nretabolisme -first-pass
dan elirninasi er.npccln- Biochenin-a rnen-u,alar.ni
hidroksilasi dan demetilasi oleh berbagai sitokrorn P450, selain itu demetilasi
biochanin-a juga disebabkan oleh bakteri clalanr salur-an pencernaan (Moon.
2001). Biochanin-a mernpnkan ligan agonis dari RE-u (Suetsugi, et a|..2003).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
o'l
-ar,
\-'
Estradiof
Gambar Z.
Eiochanin-a
Biochanin-a
Si*tto, estradiol
danbiochonin-a
D. Uji In Silico
Uji in silico
Kegunaan
merupakan eksperimen yang dilakukan dengan komputer.
uji in silico adalah memprediksi, memberi
hipotesis, memberi
penemuan baru atau kemajuan baru dalam pengobatan dan terapi. Bentuk
uji in
silico biasanya menggunakan model komputasi atau simulasi yang
dapat
digunakan untuk untuk membuat prediksi, menyarankan hipotesis dan lain-lain
(Ekins, Mestres dan Testa, 2007). contoh dari
uji in silico adalah penambatan
molekuler. Proses penambatan molekular berhubungan dengan prediksi bentuk
ligan dan pose ligan dalam kantung ikatan target.
Kelebihan dari
uji in silico ini
adalah biaya yang diperlukan rendah,
pengujian dapat dilakukan pada tahap awal karena tidak memerlukan senyawa
berbentuk fisik, membantu mempermudah mengidentifikasi kegagalan obat
sehingga mengurangi pengujian
in vito
atau pengujian dengan binatang.
Kekurangannya adalah memerlukan keahlian tambahan berupa keahlian teknik
informatika, memerlukan data dari penelitian mengenai senyawa yang digunakan,
dan database yang digunakan sebagai acuan data harus dipilih dengan baik (Modi,
Hughes, Garrow dan White, 2011).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
E. Protokol
Penelitian
Protokol penelitian penapisan virtual berbasis struktur (PVBS) yang
digunakan adalah protokol penambatan yang dikembangkan dan divalidasi oleh
Setiawati
et al.
(2014). Protokol penambatan
ini
menggunakan Structure
Protonation and Recognition Sysiem (SPORES) (Brink dan Exner, 2009) untuk
mempersiapkan senyawayang akan ditambatkan di Protein-Ligand ANT System
versi 1.2 (PLANTSl.2) (Korb et a\.,2006), PLANTSI.2 (Korb et aL.,2006) untuk
menambatkan senyawa pada kantung ikatan RE-o dan Python-based Protein-
Ligand Interaction Fingerprinting (PyPLlF) (Radifar
et al., 2013) untuk
mengidentifikasi protein-ligan interaction Jingerprint (PLIF).
Hasil luaran yang didapatkan berupa skor ChemPLP yang berfungsi
untuk membantu mengevaluasi kecocokan antara reseptor dan ligan. Protokol
Setiavrati et o"t.(2014)
ini divalidasi
dengan mengunakan Directory
of
UseJul
Decoy-Enhanced (DUD-E). Protokol post-docking yang digunakan adalah
protokol yang dikembangkan oleh lstyastono (2015) dengan metode recttrsive
partition and regression tree (RPART) dengan aplikasi R 3.0.2 (R Development
Core Team, 2015) untuk analisis statistiknya.
Pada protohol Setiawati
et al. (2014)
SPORES (Brink dan Exner, 2009)
dilakukan preparasi dengan
lalu dilakukan penambatan
molekuler
menggqnakan PLANTSl.2. PLANTSl.2 merupakan alogalitma stokastik yang
memperlakukan molekul ltgan dan protein sebagai nolekul yang fleksibel
sehingga didapatkan optin-]asi posisi aton-i iridrogen yang terlibat dalain ikatatr
hidrogen. Skor ChernPLP yang rnerupakan lttaran pada PLANTS1.2 (Korb et ttl..
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
t0
2006) yang memberi skor menutut faktor ikatan dan interaksi akseptor metal
antara ligan dengan protein (Korb, Stlitzle dan Exner, 2007).
PyPLIF merupakan program Interaction Fingerprinting (IFP) yang
bergantung pada Open Babel, yang merupakan sebuah perpustakaan kimia yang
terbuka untuk umum, untuk memberikan alat IFP gratis yang dapat digunakan dan
dimodifikiasi atau dibentuk dengan bebas sesuai kebutuhan. Pada protokol ini
PyPLIF berfungsi sebagai IFP dengan merubah interaksi molekul arfiara ligan dan
protein menjadi data bit (bitstring) menurut pilihan residu dan jenis interaksi
(Radifar, Yuniarli dan Istyastono, 2013). Luaran yang didapat berupa bitstring int
lalu digunakan untuk po st-docking analysis menurut protokol Istyastono (2015).
Metode RPART pada protokol post-docking analysls Istyastono (2015)
menggunakan skor ChernPLP dan PLIF bitstring hasil luaran dari penambatan
yang dilakukan untuk rnembuat sebuah decisiort tree, sehingga membantu"
rnengidentifikasi aktifitas dalam ikatan protein dengan ligan. Decision tree ini
berfungsi untuk menentukan keaktifan suatu senyawa sebagai ligan pada RE,-a,
sehingga antara decoy dan ligan dapat terlihat.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
l1
la
thrii,lPlf ltOrc
I -11$.{o?
15
i5
SX
S
{}remtlPrata
) .84.8? |
l,tltr,ng
l7 sff]
(hrstrlP {rrt
i..85.:1:!
h l,:!9lfrt€
|r bdt{f{i8
$41: ofi r
{lr]! djl}
Ir b1lsl.is8
1,17t *h?
li b(.1lrftti
l:i. i: oi{t
Gambar- 3. Decision tree metocle RPART (lstyastono, 2015)
Tabel I. PLIF bitstring penting dalam decision tree yang dipilih (Isryastono. 20
Jenis interaksi
Residu
Bilstrins Nomor
Ikatan hidrogen (protein sebagai reseptor)
GLY 420
324
aA1
lkatan lridrogen (protein sebagai donor)
ARC 394
lkatan
hidrogen (protein sebaga reseptor)
GLU 353
lkatan hidrogen (protein sebaga reseptor)
GLY 521
411
Ikatan hichogen (protein sebagai donor)
CYS 530
473
Interaksi elektrostatik ( protein sebagai a
ASP 351
105
Ikatan hiclrogen (protein sebagai aseptor)
LEU .]87
201
lnteraksi non-polar
CYS 530
4t0
muka ke muka
Arorratik
TRP 383
170
Aron-ratik ujung ke muka
TRP 383
t71
Interaksi non polar
42
N4hT
JLJ
ttl
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
t2
F.
Landasan Teori
Kanker payudara adalah kanker yang terbentuk pada jaringan payudara.
Kanker payudara merupakan salah satu jenis kanker yang paling umum
terdiagnosa didunia dan
juga merupakan salah satu yang paling
banyak
menyebabkan kematian. Angka liejadian kanker payudara di Indonesia pada tahun
2012 adalah 48.998 orang dan angka mortalitasnya adalah 19.750 orang.
Salah satu faktor resiko kanker payudara adalah kadar hormon endogen,
berupa estrogen, yang tinggi (American Cancer Society, 2013). Hormon estrogen
ini dalam tubuh
manusia akan berikatan dengan reseptor estrogen yang berada
pada sel. Pada tikus dan manusia reseptor estrogen ada dalam dua subtipe, yaitu
RE-u dan RE-B (Hayashi, 2003). Hubungan antara RE-a dan kanker payudara
dapat ditunjukkan oleh peningkatan ekspresi RE-cr saat pembentukan karsinorna
intradnktal dari kelenjar susu nonnal (Kurebayashi et a|.,2000).
Biochanin-a diternukan secara
in vitro memiliki efek anti-kanker"
Senyawa biochanin-a men:pakan salah satu senyawa isoflavon yang dapat
ditemukan dalam jurnlah sedikit pada kacang kedelai, dalam jumlah banyak pada
setnanggi merah. tunas alfalfa dan kacairg polong cina. Senyawa biochanin-a
secara
in vitro mempakan ligan agonis di RE-u (Suetsugi, Su, Karlsberg, Yuan
dan Chen, 2003).
Uii in.rilic'o
aclalah metode penelitian eksperimen yang dilakukan dengan
komputer. Uji irt .silico ini dapat digunakan untuk rrelakulian visualisasi interaksi
ligan dan rcseptor. sehingga hasil yang didapat bisa cligunakan untuk ntelihat
interal
UJI IN SILICO BIOCHANIN-A SEBAGAI LIGAN PADA RESEPTOR
ESTROGEN ALFA
Karla Violetta
128114012
INTISARI
Kanker payudara merupakan salah satu jenis kanker yang paling banyak
terjadi di seluruh dunia. Sekitar 1,7 miliar wanita dari seluruh wanita yang terkena
kanker mengalami kanker payudara. Salah satu penyebab terjadinya kanker
payudara adalah ekspresi berlebih reseptor estrogen alfa (RE-α). Uji in vitro
menunjukkan biochanin-a merupakan ligan di RE-α. Penelitian bertujuan untuk
menguji kemampuan biochanin-asebagai ligan RE-α secara in silico, mengetahui
dan menguji kemampuan protokol penambatan virtual untuk mengenali
biochanin-a sebagai ligan RE-α, dan mengetahui pose biochanin-adalam kantung
ikatan RE-α.
Pengujian ini dilakukan dengan protokol penambatan virtual yang telah
dikembangkan dan telah divalidasi oleh Setiawatiet al. (2014).Analisis hasil
dilakukan menggunakan aplikasi statistik R 3.0.2 dengan metode recursive
partition and regression tree (RPART) yang telah dikembang oleh Istyastono
(2015) dan visualisasi pose ikatan dibuat dengan PyMol 1.2.
Hasil penelitian menunjukkan skor ChemPLP terendah senyawa
biochanin-a adalah -76,8508. Biochanin-a berikatan dengan residu ARG 394
dengan ikatan hidrogen. Hasil analisis dengan decision tree menunjukkan
biochanin-a merupakan decoy, sehingga protokol tidak dapat mengenali
biochanin-a sebagai ligan. Dapat disimpulkan perlu dilakukan pengembangan
protokol yang dapat mengidentifikasi biochanin-a sebagai ligan.
Kata kunci: Kanker payudara, biochanin-a, RE-α, in silico screening,
penambatan molekul, PLANTS1.2, ChemPLP, SPORES, R 3.0.2, metode
RPART, decision tree.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
IN SILICO STUDY BIOCHANIN-A COMPOUND AS LIGAND ON
RECEPTOR ESTROGEN ALPHA
Karla Violetta
128114012
ABSTRACT
Breast cancer is one of the types of cancer with the highest incidence in
the world. Around 1.7 billion women have breast cancer from all women in the
world that have cancer.One of the causes of breast cancer is overexpression of
estrogen receptor alpha (ER-α). In vitro study of biochanin-a shown that
biochanin-a act as ligand in ER-α. This research’s goals is to test biochanin-a’s
ability as a ligand in ER-α in a in silico test, to know and test the virtual docking
protocol’s ability to detect biochanin-a as a ligand in ER-α, and to know
biochanin-a’s pose in the binding site of ER-α.
This research is done with virtual docking protocol that had been
developed by Setiawati et al. (2014). The analysis of the results is done using
statistic application R 3.0.2 with recursive partition and regression tree (RPART)
method that have been developed by Istyastono (2015) and the visualization of
binding pose is made using PyMol 1.2.
The results had shown the lowest ChemPLP score of biochanin-a is 76.8508. Biochanin-a bonds with ARG 394 residue in form of hydrogen bond.
The result from decision tree’sanalysis shown that biochanin-a is a decoy, so the
protocol was unable to detect biochanin-a as a ligand. Further development is
needed to make a protocol that able to identify biochanin-a as ligand in ER-α.
Key words: Breast cancer, biochanin-a, ER-α, in silico screening, molecular
docking, PLANTS1.2, ChemPLP, SPORES, R 3.0.2, RPART method,
decisiontree.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
UJT
IN SILICOBIOCHANIN-A SEBAGAI LIGAN PADA RESEPTOR
ESTROGEN ALFA
SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gefar Sarjana Farmasi (S.Farm.)
Prosram Studi Farmasi
T- O
T
I
Itr..,
\r "Gyr:t<
Oleh:
Karla Violetta
NIM: I28ll40I2
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2015
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
UJI IN SILICOBIOCHANIN-A SEBAGAI LIGAN PADA RESEPTOR
ESTROGEN ALFA
SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
't
Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S.Farm.)
Program Studi Farmasi
(O
lv
a
\
A
3
;)
.7
{
Diajukan oleh:
Karla Violetta
NIM: 128114012
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2015
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Persetujuan Pembimbing
UJI
II{SIIICO
SENYAW A BIOCHA.nfITY-,{ SEBAGAI LIGAN RESEPTOR
ESTROGEN ALFA
Skripsi yang diajukan oleh:
Karla Violetta
NIM : 138114012
telah diset*jui oleh:
Pembimbinduo*"
\N
itI
))Enade Perd\ Isry*astono.
Ph.D.. Apt.
tanggal ?S November 2015
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Pengesahan SkriPsi Berjudul
LTJI
lif
S'T ICG BIOCEANIN-A SEBAGAI LIGAIY PAI}A RE'SEPTOR
ESTROGEN ALFA
Oleh:
Karla Yioletta
."
NIM: 1281'14}12
Dipertahaakan di hadapan Panitia Penguji Skripsi
Fakultas Farmasi
Universitas Sanata Dharrna
fl
pada tanggal
:. !..!.gb.
tl$l.'...49'
6
Mengetahui
Fakultas Farmasi
re;
:'+*!s&
Panitia Penglrji:
1. Enade Perdana Istyastono, Ph.D-'
Apt'
2. Agustina Setiawati, M. Sc.' APt3. Florentinus Dika Octa Riswanto,
M' Sc'
Ir
, Ph,D.,
Apt.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
HALAMAN PERSEMBAHAN
Aku bermirnpi, aku adalah sebuah kupu-kupu. melayang cli langit, lalu
bangr-rn.
Seliarang aku penasaran, apakah aku orang yang bermiinpi menjacli kupu-kupg
aku seekor kupu-kupu yang nennirnpi menjadi rnanusia,/
itu,
- Zhuangzi
O:"t:"*
ribuan rnii dimulai dengan saru langkah.
-Lao Tzu
Tidak semua yang emas tidak berkernilauan,
tidak semua yang mengembara hilang.
Yang tua dan kuat tidak layu;
tidak sernua akar akan membeku.
-J.R.R Tolkien
Ketika kalnu merasa senang, berbahagialah, dan ketika kamu marah, bertinclaklal
marah...dan ketika katnu mau menangis, menangislalr! Karena setelah kar-qu
menangis, karnu akan merasa lebih baik.
-Rosette Christopher, Chrono Crusade
Tidak ada yang rnenolong diri kita selain ciiri kita.
Tidak ada yang bisa dan tidak ada
-rang boleh.
Diri kita sendiri vang harus menjalani jalan tcrsebut.
- Budciira Gautama
Senanglah dengan apa yang kamu rniriki. Bcrbahagialali apa aclan'a.
Ketika kamu menyadari tidak ada yang kurang. seluluh dunia akap nrcn jacli
nilikmu.
- Lau Tzu
Karya ini ku persernbahhait untuk:
Papa dan Mama yang selalu meudukLrng jalan pilihankrr.
Kakakku 1'ang seialu mendorongku untuk benrsaira lebih keras l.agi dan
mcmilih suatu tujuan untuk hiclup.
Guru-guru yrrilB p-r'rair irteitgajanku akan ber-bagai hal.
Bapali/lbLr cl.sen dan staf pergajar Fakuiras Farnrasi usD.
Ternan-teman ku. serta alutanraterku.
iv
Lrntr-rk
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya
tulis
ir-ri
tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan
dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ihniah.
Apabila di kemudian hari diternukan indikasi plagiarisme dalarn naskah
ini, maka saya bersedia menanggung'segala sanksi sesuai peraturan perundangundangan yang berlaku.
Yogyakarta, 20 Novcmber 2015
Penulis
4I^
AFV,
U
Karla Violetta
'
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LEMBAR PERNYATAAI\ PERSETUJUATI PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAI\ ^A,KADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma:
:'liatla Violetta
Nama
Nomor Mahasiswa :
l28ll40l2
Demi pengembangan Ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul:
"Uii In
Silico
Biochanin-a Sebagai Ligan Pada Reseptor Estrogen Alfa" beserta perangkat
yang diperlukan (bila ada) kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak
untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam
bentuk pangkalan data, mendistribusikannya secara terbatas, dan
mempublikasikannya
di internet atau media lairr untuk kepentingan
akademis
anpa perlu meminta izin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya
selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini sa.va buat dengan sebenarnya.
Dibuat di Yogyakarta
Pada tanggal:30
Marel
2o16
Yang menyatakan
4
fr\u.
U
(Karla Violetta)
VI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PRAKATA
Puji s1'ukur penulis ucapkan pada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan
karunia-Nya sehingga penyusunan skripsi yang berjudul
"uJI 1N SILICO
BIOCILANIN-I SEBAGAI LIGAI{ PADA RESEPTOR ESTROGEN ALFA"
dapat dilaksanakan dengan baik." Skripsi
ini disusun
sebagai salah satu syarat'
untuk meraih gelar Sarjana Farmasi (S.Farm.) di Fakultas Farmasi, Universitas
Sanata Dharma, Yogyakarta.
Selama proses penelitian dan pen) lsunan skripsi
ini,
penulis
meldapatkan banyak bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu,
penulis mengucapkan terima kasih kepada:
l. Aris Widayati, M.Si., Ph.D., Apt., selaku Dekan Fakultas
Fanirasi
Universitas Sanata Dhanna.
2.
Dr. Sri Hartati Yuliani, M.Si. Ap1., selaku Ketua Prograrn Srudi Fakultas
Fannasi Universitas Sanata Dhanna Yogyakarta.
3.
Enade Perdana lstyastolo, Ph.D., Apt., selaku ciosen pembirnbing yang
telah memberikan bimbingan, masukan serta pengaral-ian dalam penelitian
dan oenyusunan skripsi ini.
4.
Agustina Setiawati, M.Sc.. Apt. dan Florentinus Dika Octa Riswanto,
M.Sc., sebagai dosen penguji yang telah memberikan kritik dan saran yang
r.nernbangun selama proses pembuatan sklipsi'
5.
Papa dan l,4ama yang selalu rnendukuug jalan piiihanku sefia kakak ku
yang selalu mendorougku.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6. Aprilini Khaterin Johan, Felicia, Felicia Fraulein
Setiawan, Liliana,
sebagai teman seperjuangan yang teiah bersama-sama berjuang untuk
menyelesaikan penelitian.
7.
Teman-teman
FKK A 2012 atas kebersamaan,
canda tawa dan
pengalamannya unflik perfulis selama menjalani kuliah di Fakultas Farmasi.
Universitas Sanata Dharma.
Akhir kata, penulis menyadari masih banyak kekurangan
penyusunan skripsi
dalam
ini. Mengingat keterbatasan kemampuan dan pengetahuan
penulis, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari semua
pihak. Semoga skripsi ini berrnanfaat bagi pembaca.
Penulis
viii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN
TIALAMAN PERSETUJUAN
HALAMAN
"...". i
JUDUL......
PEMBIMBING
PENGESAHAN.....:..,.
PERSEMBAHAN."""
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
HALAMAN
........" ii
......."
iii
""""' iv
"""""""""""
v
""""" vi
PRAKATA
DAFTAR
IS1.............
"""'"""" viii
DAFTAR
TABEL.....
""""""'
DAFTAR
GAMBAR
""""""' xii
""'"""' xiii
INTISAzu'
.......... xrv
ABSTRACT
BAB l.
xi
PI]NGANTAR.............
A.LatarBelakang....
1. Permasalahan.......'-......
2.
l(easlian
penelitian
3.
Manfaat
pene1itian...
""""""""' i
"""""""'
I
"""""""""2
""""""""""""2
"""""""""""
3
Penelitian..
""""""'
3
1..
Tujuanumurl
""""""'
3
2.
Tujuan
khusus
""""""
4
B. Tujuan
BAB
11.
PENE,LAAHAN
A. Kanker
PUSTAKA..........
Payuclara
"... "........5
"""""""' 5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
D. Bahan dan Alat
Penelitian
1.
Bahan yang digunakan dalarn
2.
Alat atau instrumen
E. Tata Cara
penelitian...
penelitian
....... 15
...... 15
Penelitian............
................" 15
Biochcnin-A
................... 16
1.
Preparasi
2.
Penambatan
3.
Post-docking
Biochanin-A
analysis......
F. Tata Cara Analisis
Hasil......
BAB IV. HASIL DAN
PEMBAHASAN
BAB V. KESIMPULAN DAN
SARAN
A.
Kesimpu1an..............
B,
Saran
DAFTAR
.................... 15
PUSTAKA
.................. 16
.............. 16
...............'. 16
...........,........ 18
....................,.22
..........22
..."...........,......22
..............23
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BIOGR.AFI
PENUL1S
...........24
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel
I.
PLIF bitstrirzgpenting dalam decision treeyang dipiiih.................10
Tabel
Il.
Data bitstrilxg pose yang
divisualisasikan
......."..."........ 18
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR GAMBAR
Halaman
l. Teori Inisiasi-Promosi-Prosressi............
....................... 6
Gambar 2. Struktur estradiol dan
biochanin-a............
.................... 7
Gambar 3. Decisiort tree metode
RPART......
Garnbar
...........".. 19
Gambar 4. Pose visualisasi biochanin-a pada kantung ikatan RE-s........., ........20
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
INTISARI
Kanker pay-udara mempakan salah satu jenis kanker yang paling banyak
terjadi di seluruh dunia. Sekitar 1,7 miliar u,anita dari seluruh wanita yang terkena
kanker mengalami kanker payudara. Salah satu penyebab terjadinya kanker
payudara adalah ekspresi berlebih reseptor estrogen alfa (RE-c). Uji in vitro
rnenunjukkan biochanin-a merupakarr ligan di RE- s. Penelitian bertujuan untuk
menguji kemampuan biochanin-a sebagai ligan RE-u secara in silico, mengetahui
dan rnenguji kemampuan protokol penambatan virtual untuk mengenali
biochanin-a sebagai ligan RE-u, dan mengetahui pose biochanin-a dalam kantung
ikatan RE-s.
Pengujian ini dilakukan dengan protokol penambatan virtual yang telah
dikernbangkan dan telah divalidasi oleh Setiawati et al. (2014). Analisis hasil
dilakukan menggunakan aplikasi statistik R 3.0.2 dengan metode recursive
partition and regression tree (RPART) yang telah dikernbang oleh lstyastono
(2.015) dan visualisasi pose ikatan dibuat dengan PyMol 1.2.
Hasil penelitian menunjukkan skor ChemPLP terendah senyawa
biochanin-a adalah -76,8508. Biochanin-a berikatan dengan residu ARG 394
dengan ikatan hidrogen. Hasil analisis dengan decision tree menunjukkan
biochanin-a merupakan decoy, sehingga protokol tidak dapat mengenaii
biochanin-a sebagai ligan. Dapat disimpulkan perlu dilakukan pengembaiigan
protokol yang dapat mengidentifikasi biochanin-a sebagai ligan.
Kata kunci: Kanker payudara, biochanin-a, RE-o,, in silico
penambatan molekul, PLANTSI.2; ChemPLP. SPORES,
RPART, decision tree"
R
screening,
3.0"2, rnetode
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ABSTRACT
Breast cancer is one of the types of cancer with the highest incidence in
the world. Around 1.7 billion women have breast cancer from all women in the
world that have cancer. One of the causes of breast cancer is overexpression of
estrogen receptor alpha (ER-u) In vitro study of biochanin-a shown that
biochanin-a act as ligand in ER-a. This research's goals is to test biochanin-a's
ability as a ligand in ER-a in a in silico test, to know and test the virtual docking
protocol's ability to detect 'binchanin-a as a ligand in ER-u, and to know,
biochanin-a's pose in the binding site of ER-u,.
This research is done with virtual docking protocol that had been
developed by Setiawati et al. (2014). The analysis of the results is done using
statistic application R 3.0.2 with recursive partition and regression tree (RPART)
method that have been developed by Istyastono (2015) and the visualization of
binding pose is made using PyMol 1.2.
The results had shown the lowest ChemPLP score of biochanin-a is
-76.8508. Biochanin-a bonds with ARG 394 residue in fonn of hydrogen bond"
The result from decision tree's analysis shown that biociranin-a is a decoy, so the
protocol was unable to detect biochanin-a as a ligand. Further development is
needc:d to make a protocol that able to identify biochanin-a as ligand in ER-c.
Ke1 words: Breast cancer, biochanin-a, ER-u, in silico screening, molecular
docking, PLANTS1.2, ChemPLP, SPORES, R 3.0.2, RPART method,
decisiontree.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB
I
PENGANTAR
A. Latar
Belakang
Kanker adalah sekelomfok penyakit yang menyebabkan sel dalam tubuh
untuk berubah dan tumbuh
di luar kontrol (American
Concer Society,2013).
Kanker payudara adalah kanker yang terbentuk pada jaringan payudara. Menurut
World Health Organization (WHO), kanker paludara merupakan salah satu jenis
kanker yang paling umum terdiagnosa di dunia dengan jumlah 1,7 miliar pada
tahun 2012. Kanker payudara juga merupakan salah satu jenis kanker yang paling
banyak menyebabkan kematian pada wanita, yaitu sebanyak 522.000 kematian
pada tahun 2012 (lnternational Agency for Research on Cancer WHO,2013).
Menurlt Youlden, Crarnb. Yip, dan Baade (2014), angka kejadian
payudara
di
kanker
lndonesia pada tahun 2012 adalah 48.998 orang dan angka
mortalitasnya adalah 19.7 50 orang,
Salah saru faktor resiko kanker payudara adalah kadar hormon endogen"
berupa estrogen, yang tinggi (American Cancer Society, 2AB). Hormon estrogen
ini dalarn tubuh manusia berikatan dengan reseptor estrogen yang berada pada sel.
Pada tikus darr lrranusia reseptor estrogen ada dalanr dua subtipe, yairu reseplol
estrogen alfa (RE-u) dan reseptor esffogen beta (RE-B) (Hayashi, 2003).
Hubungan antara RE-u dan karrker payudara dapat ditunjr.ikkan oleh peningkatan
ekspresi RE-u saat pembentukan karsinoma inlraduktal clari kelenjar susu norr.nal
(Kurebai'asht et ql.. 2000).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Biochanin-a (5,7-dihidroksi-3-(4-rnetoksiisoflavon))
merupakan
isoflavon yang berasal dari semanggi merah (Trfolium pratense Z.) (Ko et al.,
2010) (833 mgll00 g) (Moon,2007), tunas alfalfa (2946 mg/100 g) dan kacang
polong cina (9,3 rng/100
g) (Moon, 2007). Biochanin-a diketahui dapat
menginhibisi kelangsungan hidrip sel, signaling pathway dan ekspresi enzim'
penginvasi dan memiliki aktivitas agen anti-kanker (Sehdev, Lai, dan Bhushan,
2009). Senyawa biochanin-a merupakan ligan agonis
di RE-a (Suetsugi,
Su,
Karlsberg, Yuan dan Chen, 2003). Hingga sekarang, belum dilakukan penelitian
mengenai aktivitas biochanin-a pada RE-cr secara in silico.
Uji in silico
mengenai aktivitas RE-u didasarkan pada metode
penambatan Penapisan Virtual Berbasis Struktur (PVBS). Dalam penelitian ini,
pose biochanin-a dalam kantlng ikatan RL-o, diseleksi inenggunakan protokol
penambatan
virlual oleh Setiawati, Riswanto, Yuliani, dan Istyastono pada tahun
2014 dan protokol po st-docking analysis oleh Istyastono (2015).
l.
Permasalahan
Apakah senyawa biochanin-a bertindak sebagai ligan pada RE-s secara
in silico menurut protokol Setiawati et al. (2014) dan protokol
post-docking
anal,vsis menutut lstyastono (20 1 5).
2.
Keaslian penelitian
Sejauh pengetahuan peneliti, penelitian mengenai
"Uji In Silico Bioc'honin-o
sebagai Ligan pada Reseptor Estrogen Al1'a" belurn pemah dilakukan. Adapun
jurnal terkait antara larn "Structure-Bqsecl De,sign o.f'Eugenol Analogs
ct.s
Potenlinl
[,slrogen Receplor Tnlogortisl" oleh Anita. Radifar. Kardono. Hanafi.
dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Istyastono pada tahun 2A12, "Retrospective Validatiott
Screening protocol
oJ'
Structure-Based Virtual
to identifu Ligands For Estrogen Receptor Alpha and
its
Application to ldentifu The Atpha-Mangostin Binding Pose" oleh Setiawati et al.
pada tahun 2014 dan "Employing Recursive Partition and Regression Tree
Method to Increase The Quati\f of Structure-Based l/irtual Screening
In The
Estrogen Receptor Atpha Ligands ldentificatio;n" oleh lstyastono pada tahun
2015.
3.
Manfaat penelitian
a.
Manfaat teoretis.
Memberikan tambahan informasi mengenai kemampuan biochanin-a
sebagai ligan di kantung ikatan RE-s dan mengetahui pose biochanin-a
di kantung ikatan RE-cr.
ManfaqQtaKlLs.
Penelitian diharapkan dapat membantu pengembangan protokol
penambatan virtual.
Manfaat metodologis.
Penelitian bertindak sebagai validasi ekstemal protokol penamL'atan
virtual oleh Setiarvali et al. (2014) dan protokol post-docking uttah.sis
menurut lstvastorto (20 1 5).
B. Tujuan Penelitian
l.
Tujuan umum
Tujuan
ullullt
per-relitian
ini
adalah mengetahui ketnampttatl sellya\\'a
biochanin-a sebagai ligan p:rda RE- u melalui pr-otoltl
Aktrvasr o,ri$t* rtr"! r!
$k:i: ;p11 pr6r*t6tc'
#t
irrlftC!
ftlG
lun"or,,,llirgnr"$
l:?{:tr€ !
Gambar 1. Teori Inisiasi-Promosi-Progressi (Braun dan Anderson, 2007)
Estrogen memainkan peran penting dalam mempromosikan poliferasi
epitelium payudara normal maupun neoplastik (Ramirez, 20AT. Estrogen
memiliki mekanisme untuk menstimulasi poliferasi sel karena estrogen memiliki
sifat genotoksik (Ramirez,20A7). Menurut Kurebayashi et al. (2000), kadar RE-o
meningkat pada saat pembentukkan karsinoma intraduktal.
B.
Reseptor Estrogen
Reseptor estrogen termasuk superfamili hormon esffogen dari reseptor
nukleus (Lee, Kim dan Choi, 2012). Pada tikus dan manusia reseptor estrogen ada
dalam dua subtipe, yaitu RE-u dan RE-p, yang memiliki perbedaan pada bagian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
terminal-C pengikat ligan dan pada bagian tenlinai
N
transactivation. RF,-u
meregulasi transkripsi berbagai gen sebagai faktor transkripsi (Hayashi, 2003).
RE-u terdiri dari wilayah aktifasi fungsi
I
(AF1) terminal-N, wilayah
pengikatan DNA, dan wilayah pengikatan ligan terminal-C yang mengandung
wilayah aktifasi fungsi 2 (AFz). Ketika estrogen dan RE-u berikatan, RE-a yang
ligannya aktif bertranslokasi ke nukleus, berikatan dengan elemen yang responsif
dalam gen promotor target, dan menstimulasi transkripsi gen. Bukti yang muncul
menyatakan pensinyalan reseptor estrogen
itu rumit, melibatkan protein ko-
regulasi dan juga aksi genomik dan aksi ekstra nukleus (Roy dan Vadlamudi,
2012).
C. Biochanin-a
B
iochanin-a (5,7-dihidroksi-3-(4-metoksiisofl avon) merupakan isofl avon
yang dapat ditemuk^an pada kacang kedelai, senranggi nrerah (Trifuhun pratense
L.) (Ko et a|.,2010) (833 rlg/100 g) (Moon, 2001), tunas alfalfa (2946 mgl100 g)
dan kacang polong cina (9,3 mg/100 g) (Moon, 2001). IC5s biochanin-a pada
RE-s adalah 925 nM (Fokialakis. 2012\.
Biochanin-a rnerniiiki bioa''railabilitas vans rendah temtanra karena
nretabolisme -first-pass
dan elirninasi er.npccln- Biochenin-a rnen-u,alar.ni
hidroksilasi dan demetilasi oleh berbagai sitokrorn P450, selain itu demetilasi
biochanin-a juga disebabkan oleh bakteri clalanr salur-an pencernaan (Moon.
2001). Biochanin-a mernpnkan ligan agonis dari RE-u (Suetsugi, et a|..2003).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
o'l
-ar,
\-'
Estradiof
Gambar Z.
Eiochanin-a
Biochanin-a
Si*tto, estradiol
danbiochonin-a
D. Uji In Silico
Uji in silico
Kegunaan
merupakan eksperimen yang dilakukan dengan komputer.
uji in silico adalah memprediksi, memberi
hipotesis, memberi
penemuan baru atau kemajuan baru dalam pengobatan dan terapi. Bentuk
uji in
silico biasanya menggunakan model komputasi atau simulasi yang
dapat
digunakan untuk untuk membuat prediksi, menyarankan hipotesis dan lain-lain
(Ekins, Mestres dan Testa, 2007). contoh dari
uji in silico adalah penambatan
molekuler. Proses penambatan molekular berhubungan dengan prediksi bentuk
ligan dan pose ligan dalam kantung ikatan target.
Kelebihan dari
uji in silico ini
adalah biaya yang diperlukan rendah,
pengujian dapat dilakukan pada tahap awal karena tidak memerlukan senyawa
berbentuk fisik, membantu mempermudah mengidentifikasi kegagalan obat
sehingga mengurangi pengujian
in vito
atau pengujian dengan binatang.
Kekurangannya adalah memerlukan keahlian tambahan berupa keahlian teknik
informatika, memerlukan data dari penelitian mengenai senyawa yang digunakan,
dan database yang digunakan sebagai acuan data harus dipilih dengan baik (Modi,
Hughes, Garrow dan White, 2011).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
E. Protokol
Penelitian
Protokol penelitian penapisan virtual berbasis struktur (PVBS) yang
digunakan adalah protokol penambatan yang dikembangkan dan divalidasi oleh
Setiawati
et al.
(2014). Protokol penambatan
ini
menggunakan Structure
Protonation and Recognition Sysiem (SPORES) (Brink dan Exner, 2009) untuk
mempersiapkan senyawayang akan ditambatkan di Protein-Ligand ANT System
versi 1.2 (PLANTSl.2) (Korb et a\.,2006), PLANTSI.2 (Korb et aL.,2006) untuk
menambatkan senyawa pada kantung ikatan RE-o dan Python-based Protein-
Ligand Interaction Fingerprinting (PyPLlF) (Radifar
et al., 2013) untuk
mengidentifikasi protein-ligan interaction Jingerprint (PLIF).
Hasil luaran yang didapatkan berupa skor ChemPLP yang berfungsi
untuk membantu mengevaluasi kecocokan antara reseptor dan ligan. Protokol
Setiavrati et o"t.(2014)
ini divalidasi
dengan mengunakan Directory
of
UseJul
Decoy-Enhanced (DUD-E). Protokol post-docking yang digunakan adalah
protokol yang dikembangkan oleh lstyastono (2015) dengan metode recttrsive
partition and regression tree (RPART) dengan aplikasi R 3.0.2 (R Development
Core Team, 2015) untuk analisis statistiknya.
Pada protohol Setiawati
et al. (2014)
SPORES (Brink dan Exner, 2009)
dilakukan preparasi dengan
lalu dilakukan penambatan
molekuler
menggqnakan PLANTSl.2. PLANTSl.2 merupakan alogalitma stokastik yang
memperlakukan molekul ltgan dan protein sebagai nolekul yang fleksibel
sehingga didapatkan optin-]asi posisi aton-i iridrogen yang terlibat dalain ikatatr
hidrogen. Skor ChernPLP yang rnerupakan lttaran pada PLANTS1.2 (Korb et ttl..
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
t0
2006) yang memberi skor menutut faktor ikatan dan interaksi akseptor metal
antara ligan dengan protein (Korb, Stlitzle dan Exner, 2007).
PyPLIF merupakan program Interaction Fingerprinting (IFP) yang
bergantung pada Open Babel, yang merupakan sebuah perpustakaan kimia yang
terbuka untuk umum, untuk memberikan alat IFP gratis yang dapat digunakan dan
dimodifikiasi atau dibentuk dengan bebas sesuai kebutuhan. Pada protokol ini
PyPLIF berfungsi sebagai IFP dengan merubah interaksi molekul arfiara ligan dan
protein menjadi data bit (bitstring) menurut pilihan residu dan jenis interaksi
(Radifar, Yuniarli dan Istyastono, 2013). Luaran yang didapat berupa bitstring int
lalu digunakan untuk po st-docking analysis menurut protokol Istyastono (2015).
Metode RPART pada protokol post-docking analysls Istyastono (2015)
menggunakan skor ChernPLP dan PLIF bitstring hasil luaran dari penambatan
yang dilakukan untuk rnembuat sebuah decisiort tree, sehingga membantu"
rnengidentifikasi aktifitas dalam ikatan protein dengan ligan. Decision tree ini
berfungsi untuk menentukan keaktifan suatu senyawa sebagai ligan pada RE,-a,
sehingga antara decoy dan ligan dapat terlihat.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
l1
la
thrii,lPlf ltOrc
I -11$.{o?
15
i5
SX
S
{}remtlPrata
) .84.8? |
l,tltr,ng
l7 sff]
(hrstrlP {rrt
i..85.:1:!
h l,:!9lfrt€
|r bdt{f{i8
$41: ofi r
{lr]! djl}
Ir b1lsl.is8
1,17t *h?
li b(.1lrftti
l:i. i: oi{t
Gambar- 3. Decision tree metocle RPART (lstyastono, 2015)
Tabel I. PLIF bitstring penting dalam decision tree yang dipilih (Isryastono. 20
Jenis interaksi
Residu
Bilstrins Nomor
Ikatan hidrogen (protein sebagai reseptor)
GLY 420
324
aA1
lkatan lridrogen (protein sebagai donor)
ARC 394
lkatan
hidrogen (protein sebaga reseptor)
GLU 353
lkatan hidrogen (protein sebaga reseptor)
GLY 521
411
Ikatan hichogen (protein sebagai donor)
CYS 530
473
Interaksi elektrostatik ( protein sebagai a
ASP 351
105
Ikatan hiclrogen (protein sebagai aseptor)
LEU .]87
201
lnteraksi non-polar
CYS 530
4t0
muka ke muka
Arorratik
TRP 383
170
Aron-ratik ujung ke muka
TRP 383
t71
Interaksi non polar
42
N4hT
JLJ
ttl
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
t2
F.
Landasan Teori
Kanker payudara adalah kanker yang terbentuk pada jaringan payudara.
Kanker payudara merupakan salah satu jenis kanker yang paling umum
terdiagnosa didunia dan
juga merupakan salah satu yang paling
banyak
menyebabkan kematian. Angka liejadian kanker payudara di Indonesia pada tahun
2012 adalah 48.998 orang dan angka mortalitasnya adalah 19.750 orang.
Salah satu faktor resiko kanker payudara adalah kadar hormon endogen,
berupa estrogen, yang tinggi (American Cancer Society, 2013). Hormon estrogen
ini dalam tubuh
manusia akan berikatan dengan reseptor estrogen yang berada
pada sel. Pada tikus dan manusia reseptor estrogen ada dalam dua subtipe, yaitu
RE-u dan RE-B (Hayashi, 2003). Hubungan antara RE-a dan kanker payudara
dapat ditunjukkan oleh peningkatan ekspresi RE-cr saat pembentukan karsinorna
intradnktal dari kelenjar susu nonnal (Kurebayashi et a|.,2000).
Biochanin-a diternukan secara
in vitro memiliki efek anti-kanker"
Senyawa biochanin-a men:pakan salah satu senyawa isoflavon yang dapat
ditemukan dalam jurnlah sedikit pada kacang kedelai, dalam jumlah banyak pada
setnanggi merah. tunas alfalfa dan kacairg polong cina. Senyawa biochanin-a
secara
in vitro mempakan ligan agonis di RE-u (Suetsugi, Su, Karlsberg, Yuan
dan Chen, 2003).
Uii in.rilic'o
aclalah metode penelitian eksperimen yang dilakukan dengan
komputer. Uji irt .silico ini dapat digunakan untuk rrelakulian visualisasi interaksi
ligan dan rcseptor. sehingga hasil yang didapat bisa cligunakan untuk ntelihat
interal