PENAMBATAN MOLEKUL SENYAWA KATEKIN SERTA TURUNANNYA PADA TEH HIJAU TERHADAP PROTEIN FAT MASS AND OBESITY (FTO) RENTI EFRAIM M SIMAMORA

Transkripsi

1 PENAMBATAN MOLEKUL SENYAWA KATEKIN SERTA TURUNANNYA PADA TEH HIJAU TERHADAP PROTEIN FAT MASS AND OBESITY (FTO) RENTI EFRAIM M SIMAMORA DEPARTEMEN BIOKIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2015

2

3 PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA* Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Penambatan Molekul Senyawa Katekin serta Turunannya pada Teh Hijau terhadap Protein Fat Mass and Obesity (FTO) adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Agustus 2015 Renti Efraim M Simamora NIM G

4 ABSTRAK RENTI EFRAIM M SIMAMORA. Penambatan Molekul Senyawa Katekin serta Turunannya pada Teh Hijau terhadap Protein Fat Mass and Obesity (FTO). Dibimbing oleh LAKSMI AMBARSARI dan TONY IBNU SUMARYADA. Teh hijau adalah tanaman herbal yang biasa dikonsumsi masyarakat sebagai minuman terapi untuk obesitas. Kandungan metabolit sekunder teh hijau yang mempunyai aktivitas tersebut adalah katekin. Salah satu protein dalam tubuh manusia yang memiliki peran regulasi terhadap proses terjadinya obesitas adalah protein FTO. Interaksi katekin dan turunannya terhadap protein FTO dapat dipelajari dengan teknik penambatan molekul secara in silico. Penelitian ini bertujuan mempelajari interaksi molekuler senyawa katekin dan turunannya terhadap protein FTO menggunakan parameter nilai energi bebas Gibbs (ΔG) dan ikatan kimia yang terbentuk. Proses penambatan molekul menggunakan perangkat lunak utama yaitu AutoDock Vina Ligan yang digunakan adalah katekin, gallokatekin, epikatekin, epigallokatekin dan orlistat. Hasil yang diperoleh adalah gallokatekin memiliki kestabilan interaksi yang paling baik dengan protein FTO. Nilai energi bebas Gibbs dari interaksi tersebut adalah -7.7 kkal/mol. Gugus fungsi yang berperan dalam interaksi ligan dengan protein adalah gugus fungsi OH 2, OH 4 dan OH 7 pada struktur aromatik. Berdasarkan penambatan molekul, dapat diketahui bahwa senyawa katekin dan turunannya pada teh hijau dapat digunakan sebagai terapi herbal untuk obesitas. Kata kunci : Penambatan molekul, Katekin, Obesitas, Protein FTO, Energi bebas Gibbs ABSTRACT RENTI EFRAIM M SIMAMORA. Molecular Docking of Catechin with Derivatives Compound in Green Tea against Fat Mass and Obesity Associated Protein (FTO). Supervised by LAKSMI AMBARSARI and TONY IBNU SUMARYADA. Green tea is one of the herbs that are commonly consumed by people as therapy for obesity. The content of secondary metabolites green tea that has weight loss activity is catechin. One of the proteins in the human body which has a regulatory role for the occurrence of obesity is FTO protein. Interaction catechin and its derivatives with FTO protein can be studied with a molecul docking technique in silico. This research aims to study the molecular interactions of catechin and derivatives against FTO protein using parameter values of Gibbs free energy (ΔG) and the chemical bond are formed. Molecular docking process used the main software that is AutoDock Vina Ligands used are catechin, gallocatechin, epicatechin, epigallocatechin and orlistat. The results shows that gallocatechin has the best interaction stability with FTO protein. Gibbs free energy value of the interaction is -7.7 kcal/mol. Functional groups that play role in ligan with protein interactions are OH 2, OH 4 and OH 7 in aromatic structures.

5 Based on analysis of molecular docking, catechin and its dervatives can be used as a herbal therapy for obesity. Keywords: Molecular docking, Catechin, Obesity, FTO protein, Gibbs free energy

6

7 PENAMBATAN MOLEKUL SENYAWA KATEKIN SERTA TURUNANNYA PADA TEH HIJAU TERHADAP PROTEIN FAT MASS AND OBESITY (FTO) RENTI EFRAIM M SIMAMORA Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Biokimia DEPARTEMEN BIOKIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2015

8

9 Judul Skripsi : Penambatan Molekul Senyawa Katekin serta Turunannya pada Teh Hijau terhadap Protein Fat Mass and Obesity (FTO) Nama : Renti Efraim M Simamora NIM : G Disetujui oleh Dr Laksmi Ambarsari, MS Pembimbing I Dr Tony Ibnu Sumaryada, MSi Pembimbing II Diketahui oleh Dr Ir I Made Artika, MAppSc Ketua Departemen Tanggal Lulus:

10 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus yang telah mengaruniakan berkat dan anugerahnya sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan dengan baik. Karya ilmiah yang berjudul Penambatan Molekul Senyawa Katekin dan Turunannya serta Teh Hijau terhadap Protein Fat Mass and Obesity (FTO) ini dilaksanakan sejak bulan Maret 2015 hingga April 2015 di Laboratorium Biokimia Institut Pertanian Bogor dan Departemen Fisika Institut Pertanian Bogor. Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Dr Laksmi Ambarsari MS dan Bapak Dr Tony Ibnu Sumaryada MSi selaku pembimbing yang telah memberikan arahan dan saran untuk penulisan karya ilimiah ini.ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya. Di samping itu, ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada kak Ridho, kak Ori, Nia, Nina, Hijriana, keluarga besar UKM PMK IPB yang telah membantu penyelesaian karya ilmiah ini. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat. Bogor, Agustus 2015 Renti Efraim M Simamora

11 DAFTAR ISI DAFTAR TABEL vi DAFTAR GAMBAR vi DAFTAR LAMPIRAN vi PENDAHULUAN 1 METODE 3 Alat dan Bahan 3 Metode Penelitian 3 HASIL 3 PEMBAHASAN 8 SIMPULAN DAN SARAN 13 Simpulan 14 Saran 14 DAFTAR PUSTAKA 14 LAMPIRAN 17 RIWAYAT HIDUP 24

12 DAFTAR TABEL 1 Sifat ligan berdasarkan Aturan Lipinski 4 2 Interaksi di sekitar ligan dengan radius <5Å 6 DAFTAR GAMBAR 1 Nilai energi bebas Gibbs (ΔG) ligan pembanding dan ligan uji 4 2 Visualisasi penambatan molekul dari interaksi orlistat dan katekin terhadap protein FTO dengan LigPlot Visualisasi penambatan molekul dari interaksi orlistat dan epikatekin terhadap protein FTO dengan LigPlot Visualisasi penambatan molekul dari interaksi orlistat dan gallokatekin terhadap protein FTO dengan LigPlot Visualisasi penambatan molekul dari interaksi orlistat dan epigallokatekin terhadap protein FTO dengan LigPlot DAFTAR LAMPIRAN 1 Diagram alir penelitian 17 2 Struktur 2D Protein FTO 18 3 Posisi residu Arg-52 pada daerah motif Protein FTO 19 4 Posisi residu Tyr-39 pada daerah motif Protein FTO 19 5 Nilai ΔG ligan dengan reseptor 20 6 Struktur 2D ligan uji dan ligan pembanding 22

13 PENDAHULUAN Obesitas merupakan keabnormalan atau kelebihan akumulasi lemak pada tubuh manusia yang dapat berisiko terhadap kesehatan. Obesitas didefinisikan berdasarkan nilai Body Mass Index (BMI) yang lebih besar dari 30 kg/m 2. Obesitas menyebabkan beberapa faktor risiko dari penyakit kronis seperti diabetes, penyakit kardiovaskular, kanker dan osteoartritis (Archana et al. 2010). Prevalensi terjadinya obesitas telah meningkat dalam beberapa tahun terakhir dan telah menjadi salah satu masalah kesehatan global yang paling serius. Menurut data statistik World Health Organization (WHO) tahun 2011, lebih dari 1.5 miliar orang dewasa yang berusia di atas 20 tahun mengalami kelebihan berat badan, 200 juta pria dan hampir 300 juta wanita mengalami obesitas. Selain itu, hampir 43 juta anak di bawah usia lima tahun yang mengalami kelebihan berat badan (WHO 2011). Terjadinya obesitas sering dikaitkan dengan faktor lingkungan dan gen obesitas yang terkait. Bukti bahwa setiap individu memiliki respon yang berbeda terhadap perubahan lingkungan dan berat badan menunjukkan bahwa faktor genetik yang menyebabkan variasi dalam respon tersebut dan sekitar 40%-70% respon ini diwariskan (Herrera et al. 2011). Studi genom terkait dan studi fenotip model tikus transgenik memberikan wawasan eksplorasi gen obesitas terbaru. Gen yang pertama dan terkuat berkontribusi terhadap obesitas pada beberapa populasi berbagai negara adalah gen yang mengkodekan Fat mass and Obesity protein (protein FTO) (Zhao et al. 2014). Salah satu upaya terapi obesitas adalah dengan menghambat aktivitas protein FTO. Protein FTO merupakan jenis enzim oksidoreduktase yang ada pada manusia yang dikodekan oleh gen FTO (Chang et al 2011). Gen FTO merupakan faktor genetik obesitas yang baru teridentifikasi. Namun, mekanisme molekuler pasti yang membuktikan efek FTO terhadap obesitas masih banyak yang belum diketahui. Data terbaru secara in vivo menunjukan bahwa gangguan pada aktivitas enzimatik protein FTO akan menyebabkan disregulasi gen-gen yang terlibat dalam metabolisme energi, kesalahan fungsi homeostasis energi dan jaringan adiposa pada tikus (Zhao et al. 2014). Enzim ini diekspresikan di semua jaringan dengan tingkat kelimpahan paling tinggi terdapat pada hipotalamus dan hati (Gerken et al 2007). Menurut Sudeep and Shyam (2014), protein FTO memiliki merupakan salah satu enzim yang berkorelasi dengan terjadinya obesitas pada manusia. Ekspresi yang berlebihan terhadap enzim ini akan berdampak pada peningkatan akumulasi lemak dan dapat menyebabkan obesitas. Efek enzim ini akan terminimalisir apabila terdapat suatu senyawa yang dapat menghambat aktivitasnya. Tanaman herbal yang telah diketahui khasiatnya terhadap penyakit obesitas adalah tanaman teh hijau. Teh hijau mengandung berbagai macam komponen senyawa metabolit yang dapat digolongkan menjadi empat kelompok besar antara lain golongan fenol, golongan bukan fenol, golongan aromatis dan enzim (Towaha 2013). Penelitian Dewi (2008) menunjukkan bahwa esktrak teh hijau varietas Assamica dapat menurunkan berat badan dan kadar trigliserida tikus galur Wistar secara in vivo. Senyawa dalam teh hijau yang berperan penting dalam penghambatan obesitas adalah senyawa katekin yang merupakan jenis metabolit

14 2 sekunder golongan fenol (Cabrera 2006). Hal ini sesuai dengan penyataan Williams et al (2013), bahwa senyawa fitokimia pada tanaman yang memiliki potensi sebagai antiobesitas adalah senyawa polifenol. Senyawa katekin dan turunannya pada teh hijau telah diketahui memiliki manfaat terhadap obesitas, namun interaksi secara molekuler yang terjadi belum diketahui secara pasti. Berdasarkan hal ini, senyawa katekin dan turunannya diduga dapat menghambat aktivitas protein FTO dalam kaitannya terhadap terapi obesitas. Aktivitas katekin dan turunannya terhadap antiobesitas dapat dipelajari interaksinya dengan protein FTO menggunakan teknik penambatan molekul. Teknik ini digunakan untuk menggambarkan orientasi pengikatan molekul katekin dan turunannya dengan protein FTO untuk memprediksi afinitas dan aktivitas penghambatannya secara molekuler. Konformasi yang tepat dan konfigurasi ligan dapat diperhitungkan untuk menemukan molekul terbaik dengan energi pengikatan yang rendah (Singh et al 2012). Kelebihan metode penambatan molekul dapat membuat fokus riset dipersempit, menghemat biaya penelitian dan waktu yang digunakan lebih efektif (Sharma et al. 2010). Penelitian ini bertujuan mempelajari interaksi molekuler antara senyawa katekin dan turunannya terhadap protein FTO dengan teknik penambatan molekuler serta diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah mengenai penggunaan metode penambatan molekul untuk mengetahui interaksi yang terjadi antara katekin pada teh hijau terhadap penghambatan penyakit obesitas. METODE Alat dan Bahan Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah seperangkat komputer dengan spesifikasi RAM (Random Access Memory) 1 GB, Intel (R) Atom (TM) CPU N550 Processor, sistem operasi Microsoft Windows 7 ultimate, perangkat lunak Discovery studio 3.5 Client, AutoDock Vina Tools (The Scripps Research Institute, Amerika), MarvinView 6.0, LigPlot , webserver POLYVIEW 2-D dan Visual Molecular Dynamic Bahan yang digunakan dalam penelitian ini berupa data struktur protein FTO yang diperoleh dari Protein Data Bank (PDB), struktur senyawa orlistat yang diperoleh dari Drug Bank serta struktur senyawa katekin dan turunannya yang diperoleh dari subdatabase PubChem Compound. Metode Penelitian Preparasi Struktur Reseptor dan Ligan (Lipinski 2000) Langkah awal untuk melakukan penambatan adalah menentukan ligan dan reseptor yang akan diuji. Struktur ligan yang digunakan ada dua jenis yaitu ligan uji dan ligan pembanding. Ligan uji adalah senyawa katekin dan turunannya yang dapat diunduh melalui subdatabase PubChem Compound sedangkan ligan pembanding yaitu senyawa orlistat dapat diunduh melalui situs

15 Struktur senyawa ligan perlu dilakukan analisis sifat bioavabilitas ligan dengan menggunakan aturan Lipinski. Struktur ligan uji dan pembanding yang telah diunduh, ditransformasikan ke dalam bentuk file.pdb menggunakan program Marvin View. Reseptor yang digunakan adalah protein FTO yang diunduh melalui Protein Data Bank (PDB) pada situs dengan kode 3LFM. Data ini merupakan hasil teknik biofisika seperti kristalografi X-ray maupun spektroskopi NMR dari FTO yang meliputi struktur, sisi aktif dan sekuens. Langkah selanjutnya adalah visualisasi struktur sekunder dua dimensi protein FTO dengan menggunakan server web POLYVIEW 2-D dan visualisasi struktur tiga dimensi dengan menggunakan Visual Molecular Dynamic Proses Penambatan molekul (Yanuar 2012) Setelah protein dan ligan diperoleh maka langkah selanjutnya adalah proses penambatan molekul. Proses ini dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak AutoDock Vina Protein target dan ligan yang akan disimulasi diubah formatnya dari *.pdb menjadi format *.pdbqt yang merupakan format untuk molekul yang telah ditambahkan muatan atom (Shingh et al 2012). Metode penambatan molekul dilakukan dengan menambatkan ligan pada reseptor protein FTO dan mengisi koordinat penambatan yaitu Grid center dan Grid box sesuai yang diperlukan. Masing-masing ligan berada pada kondisi fleksibel yang akan berinteraksi dengan biomakromolekul pada kondisi rigid. Ligan dan protein di penambatan molekul sebanyak 20 kali untuk mendapatkan energi bebas Gibbs yang terbaik. Hasil penambatan molekul yang diperoleh dilakukan scoring dan diperoleh nilai terbaik yaitu yang memiliki energi bebas (ΔG) paling negatif. Daerah penambatan ligan terhadap reseptor protein FTO dalam format *.pdbqt diubah menjadi format *.pdb menggunakan perangkat lunak Discovery Studio 3.5 Client. Analisis ikatan hidrogen dan residu kontak antara ligan dan reseptor dapat divisualisasikan dengan perangkat lunak Ligplot dengan format *.pdb. Analisis Hasil Penambatan molekul (Yanuar 2012) Tahap terakhir dari penelitian ini adalah analisis hasil penambatan molekul. Analisis hasil penambatan molekul dapat dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak Ligplot Hasil yang dianalisis adalah interaksi antara ligan dan protein. Interaksi tersebut antara lain ikatan hidrogen, interaksi hidrofobik dan jarak ikatan yang terjadi. Semua interaksi tersebut akan divisualisasikan dalam perangkat lunak Ligplot HASIL 3 Sifat Ligan berdasarkan Aturan Lipinski Struktur senyawa ligan uji beserta ligan pembanding yang digunakan dalam penelitian ini terlebih dahulu dianalisis menggunakan aturan Lipinski. Aturan Lipinski menyatakan tingkat solubilitas dan permeabilitas senyawa ligan yang baik digunakan dalam teknik penambatan molekul. Aturan yang dinyatakan

16 4 dalam Lipinski et al (2012) antara lain (1) berat molekul senyawa kurang dari 500 g/mol, (2) koefisien partisi (logp) kurang dari 5, (3) jumlah donor ikatan H 5, dan (4) jumlah akseptor ikatan H kurang dari 10. Berdasarkan hasil analisis, semua ligan uji memiliki nilai berat molekul di bawah 500 g/mol begitu pula dengan ligan pembanding. Selain itu, nilai logp ligan uji semuanya kurang dari 5 kecuali nilai logp ligan pembanding yaitu sebesar Analisis selanjutnya adalah jumlah donor dan akseptor ikatan hidrogen. Ligan yang memiliki jumlah donor ikatan hidrogen yang memenuhi aturan Lipinski adalah katekin, epikatekin dan orlistat, sedangkan gallokatekin dan epigallokatekin memiliki jumlah donor ikatan hidrogen sebanyak 6. Jumlah akseptor ikatan hidrogen dari semua ligan uji dan pembanding sesuai dengan aturan Lipinski yaitu kurang dari 10. Hasil analisis ligan berdasarkan aturan Lipinski dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1 Sifat ligan berdasarkan Aturan Lipinski Nama Struktur Rumus Struktur Berat Molekul (g/mol) Log P Jumlah Donor Ikatan Hidrogen Jumlah Akseptor Ikatan Hidrogen Katekin C 15 H 14 O Epikatekin C 15 H 14 O Gallokatekin C15H 14 O Epigallokatekin C 15 H 14 O Orlistat C 29 H 53 NO Energi Bebas Gibbs (ΔG) Penambatan molekul Ligan dan Protein FTO Data hasil energi bebas Gibbs (ΔG) dari penambatan molekul senyawa ligan uji dan pembanding terhadap protein FTO ditunjukkan pada Gambar 1. Orlistat digunakan sebagai ligan pembanding dalam teknik penambatan molekul ini. Energi bebas Gibbs (ΔG) yang paling baik adalah energi yang nilainya semakin negatif, karena semakin negatif nilai energi bebas Gibbs yang terbentuk maka interaksi ligan dan reseptor akan semakin kuat dan stabil. Berdasarkan hasil penelitian, nilai energi bebas Gibbs (ΔG) ligan uji yaitu katekin, gallokatekin, epikatekin dan epigallokatekin berturut-turut adalah -6.8 kkal/mol, -7.7 kkal/mol, -6.9 kkal/mol dan -7.2 kkal/mol, sedangkan nilai energi bebas Gibbs (ΔG) ligan pembanding yaitu orlistat adalah -6.2 kkal/mol. Hasil penambatan molekul menunjukkan bahwa ligan uji gallokatekin memiliki interaksi yang paling kuat dan stabil terhadap protein FTO dengan nilai energi bebas Gibbs (ΔG) yang paling negatif yaitu -7.7 kkal/mol. Energi Bebas Gibbs (kkal/mol) Orlistat Katekin Gallokatekin Epikatekin Epigallokatekin -6,2-6,8 Gambar 1 Nilai energi bebas Gibbs (ΔG) ligan pembanding dan ligan uj ,9-7,2

17 5 Interaksi kimia residu protein FTO dengan ligan Data hasil penambatan molekul yang diperoleh berupa interaksi kimia antara ligan terhadap residu asam amino protein FTO ditunjukkan pada Tabel 2. Interaksi kimia yang terdapat dalam hasil penambatan molekul ini adalah ikatan hidrogen (beserta jarak ikatan) dan interaksi hidrofobik yang terletak kurang dari 5Å. Semakin banyak ikatan hidrogen yang terbentuk maka nilai energi bebas Gibbs (ΔG) akan semakin negatif. Berdasarkan data hasil penambatan molekul, ikatan hidrogen yang paling banyak terdapat pada senyawa ligan uji gallokatekin dan epigallokatekin berturut-turut sebanyak 4 ikatan hidrogen dan 2 ikatan hidrogen. Hasil tersebut berkorelasi positif dengan data nilai energi bebas Gibbs (ΔG) yang dihasilkan oleh gallokatekin dan epigallokatekin. Gallokatekin memiliki jumlah ikatan hidrogen terbanyak dan memiliki nilai energi bebas Gibbs yang paling baik. Gugus fungsi ligan yang terlibat dalam ikatan hidrogen yang terbentuk juga memiliki peran terhadap kekuatan ikatan yang terjadi. Secara umum, gugus fungsi keempat ligan uji yang terlibat dalam ikatan hidrogen dengan protein FTO adalah gugus hidroksil (OH). Interaksi hidrofobik yang terbentuk selama proses penambatan molekul ditunjukkan melalui residu asam amino yang terlibat. Ligan uji yang memiliki residu asam amino yang paling banyak terlibat dalam interaksi hidrofobik adalah epikatekin yaitu sebanyak sembilan residu asam amino. Hasil penambatan molekul divisualisasi dengan menggunakan perangkat lunak LigPlot Perangkat lunak LigPlot memvisualisasikan hasil penambatan molekul secara 2D. Garis putus-putus berwarna hijau mendeskripsikan ikatan hidrogen yang terjadi antara residu dengan gugus pada ligan. Interaksi yang dapat terlihat adalah interaksi kimia yang berada pada radius <5Å. Perbandingan jenis interaksi kimia yang terjadi antara ligan pembanding dengan ligan uji juga dilakukan. Perbandingan tersebut meliputi interaksi kimia orlistat dengan katekin (Gambar 2), interaksi kimia orlistat dengan epikatekin (Gambar 3), interaksi kimia orlistat dengan gallokatekin (Gambar 4), serta interaksi kimia orlistat dengan epigallokatekin (Gambar 5). Lingkaran merah pada setiap gambar menunjukkan residu asam amino protein FTO yang sama yang terlibat dalam interaksi kimia dengan ligan yang dibandingkan. Interaksi protein FTO antara katekin dan orlistat memiliki kesamaan residu asam amino yang terlibat sejumlah lima residu asam amino. Kelima residu asam amino tersebut antara lain Tyr-39, Trp-42, Gln-43, Pro-47, dan Ile-50. Interaksi protein FTO antara gallokatekin dan orlistat juga memiliki kesamaan residu asam amino yang terlibat sejumlah tujuh residu asam amino. Residu-residu asam amino tersebut antara lain Tyr-39, Trp-42, Gln-43, Pro-47, Ile-50, Leu-51, dan Arg-52. Interaksi protein dengan gallokatekin memiliki paling banyak kesamaan residu asam amino yang terlibat. Selanjutnya, interaksi protein FTO antara epigallokatekin dan orlistat memiliki kesamaan residu asam amino sejumlah lima residu asam amino, antara lain Tyr-39, Trp-42, Pro-47, Ile-50, dan Arg-52. Senyawa epikatekin merupakan satu-satunya senyawa ligan uji yang tidak memiliki kesamaan residu asam amino dengan orlistat dalam interaksinya terhadap protein FTO.

18 6 Tabel 2 Interaksi di sekitar ligan dengan radius <5Å Senyawa Σ. Ikatan Hidrogen ΔG (kkal/mol) Jarak Ikatan Hidrogen (Å) Residu Gugus Fungsi Ligan Residu yang terlibat pada <5Å Orlistat Glu-156 OH 5 Phe-38, Tyr Arg-52 CO 4 39, Trp-42, Gln-43, Pro- 47, Leu-49, Ile-50, Leu- 51,Leu-157 Katekin Tyr-39 OH 6 Trp-42, Gln- 43, Pro-47, Ile-50 Gallokatekin Tyr-39 OH 7 Trp-42, Gln- 43, Pro-47, Ile Arg-52 OH Arg-52 OH Leu-51 OH 5 Epikatekin Ser-240 OH 3 His-232, Asp-233, Glu-234, Leu-236, Val-237, Asp-238, Arg-239, Asn-302, Ala-303 Epigallokate kin Tyr-39 OH 7 Trp-42,Pro- 47,Ile Arg-52 OH 4 Gambar 2 Visualisasi penambatan molekul dari interaksi orlistat dan katekin terhadap protein FTO dengan LigPlot

19 7 Gambar 3 Visualisasi penambatan molekul dari interaksi orlistat dan epikatekin terhadap protein FTO dengan LigPlot Gambar 4 Visualisasi penambatan molekul dari interaksi orlistat dan gallokatekin terhadap protein FTO dengan LigPlot Gambar 5 Visualisasi penambatan molekul dari interaksi orlistat dan epigallokatekin terhadap protein FTO dengan LigPlot

20 8 PEMBAHASAN Sifat Ligan berdasarkan Aturan Lipinski Analisis permeabilitas dan solubilitas dari ligan yang akan digunakan merupakan tahap skrining awal ligan. Permeabilitas dan solubilitas ligan dianalisis menggunakan aturan Lipinski yang dapat menentukan kemampuan ligan apabila dikonsumsi secara oral untuk diserap dalam tubuh. Ligan uji yang digunakan dalam docking adalah katekin, epikatekin, gallokatekin dan epigallokatekin sedangkan ligan pembandingnya adalah orlistat. Menurut Towaha (2013), struktur molekul katekin dan turunannya terdiri atas dua gugus fenol yaitu cincin A dan cincin B serta satu gugus dihidropiran (cincin C), karena katekin dan turunannya memiliki lebih dari satu gugus fenol, maka senyawa ini sering disebut senyawa polifenol. Terdapat empat parameter yang digunakan dalam menganalisis permeabilitas dan solubilitas ligan antara lain berat molekul ligan, nilai koefisien partisi (logp), jumlah akseptor ikatan hidrogen dan jumlah donor ikatan hidrogen pada ligan. Berat molekul ligan menentukan kemampuan ligan berdifusi secara pasif untuk menembus membran sel sehingga dapat mencapai area target. Berat molekul ideal yang dinyatakan dalam Aturan Lipinski adalah kurang dari 500 gram/mol supaya ligan uji yang digunakan dapat diserap oleh tubuh. Berdasarkan data Tabel 1, semua ligan uji dan pembanding memiliki berat molekul kurang dari 500 gram/mol dan dapat dikatakan memiliki permeabilitas yang baik. Hal lain yang perlu dianalisis adalah koefisien partisi ligan yaitu koefisien yang menunjukkan rasio pendistribusian ligan apabila beredar dalam dua fase yang berbeda yaitu fase organik dan air. Nilai koefisien partisi (logp) yang disarankan berada pada rentang Empat dari lima senyawa ligan yang digunakan memiliki nilai logp yang kurang dari 5. Nilai logp ligan yang melebihi dari rentang ideal yang disarankan adalah nilai logp dari orlistat yaitu 8.11 (Tabel 1). Apabila nilai logp lebih dari 5 maka senyawa ligan memiliki sifat yang sangat hidrofobik. Semakin hidrofobik ligan tersebut, maka sifatnya akan semakin toksik dalam tubuh karena akan bertahan lama pada lipid bilayer dan terdistribusi lebih luas dalam tubuh. Nilai logp yang kurang dari -0.4 juga tidak baik karena ligan tersebut tidak akan dapat melewati lipid bilayer karena bersifat terlalu hidrofilik (Lipinski et al. 2012). Lipinski et al (2012) juga menyatakan bahwa jumlah donor dan akseptor ikatan hidrogen yang terjadi antara ligan dan protein penting untuk dianalisis. Jumlah ideal donor ikatan hidrogen ligan adalah 5 sedangkan jumlah ideal akseptor ikatan hidrogen ligan adalah 10. Jumlah donor dan akseptor ikatan hidrogen dari ligan-ligan yang digunakan berada pada rentang yang disebutkan terkecuali jumlah donor ikatan hidrogen dari senyawa ligan gallokatekin dan epigallokatekin yaitu enam buah. Kelebihan jumlah donor ikatan hidrogen pada ligan akan mengganggu permeabilitas ligan melewati membran bilayer. Namun, dalam hal ini senyawa ligan gallokatekin dan epigallokatekin masih dapat digunakan dalam proses penambatan molekul. Hal ini dikarenakan aturan Lipinski menyatakan bahwa apabila dua parameter dari empat parameter terpenuhi maka tingkat penyerapan dan permeabilitas ligan dapat dikatakan masih dalam keadaan baik.

21 9 Energi Bebas Gibbs (ΔG) Hasil Penambatan Molekul Penambatan molekul adalah istilah yang digunakan dalam model komputasional untuk memprediksi interaksi intermolekuler dari kompleks struktur yang dibentuk antara dua atau lebih molekul yaitu antara reseptor dan ligan. Teknik penambatan molekul digunakan untuk mengetahui mekanisme senyawa kimia atau makromolekul seperti protein dalam skala molekuler sehingga dapat didesain menjadi obat berbasis struktur (Ali 2007). Prinsip dari metode ini adalah menambatkan ligan ke reseptor yang diuji dan dilanjutkan dengan evaluasi molekul berdasarkan konformasi struktur dan sifat elektrostatiknya (Kroemer 2003). Reseptor merupakan sebuah protein target sedangkan ligan dapat berupa protein lain, asam nukleat atau molekul kecil seperti obat potensial, substrat, dan inhibitor (Sousa et al. 2006). Teknik penambatan molekul terdiri atas dua jenis, yaitu blind docking dan targeted docking. Blind docking merupakan metode penambatan molekul dengan melibatkan seluruh bagian ligan dan reseptor karena tidak mengetahui letak sisi aktif reseptor dengan tepat, sedangkan targeted docking merupakan metode penambatan molekul yang dilakukan dengan telah mengetahui sisi aktif reseptor dengan tepat. Penelitian ini dilakukan dengan metode blind docking karena belum mengetahui parameter grid dari enzim/protein FTO. Proses penambatan molekul dilakukan dengan kondisi reseptor yang rigid sedangkan kondisi ligan fleksibel (Reddy et al. 2007). Fleksibilitas suatu ligan dinyatakan dengan jumlah rotatable bond dari suatu ligan. Semakin banyak jumlah rotatable bond ligan, maka semakin flesksibel ligan yang digunakan. Sampai saat ini setidaknya terdapat 60 program penambatan molekul dan yang paling sering digunakan adalah AutoDock Vina. Kelebihan dari program ini adalah keakuratan dan kecepatan yang dimilikki sangat baik, dapat digunakan secara gratis, serta banyak digunakan untuk menghitung afinitas ikatan molekul kecil dengan protein (INBIO 2014). Proses penambatan molekul yang dilakukan antara protein FTO dengan ligan uji dan pembanding akan menghasilkan nilai energi bebas Gibbs (ΔG) yang merupakan parameter kestabilan konformasi yang terjadi antara ligan dengan protein FTO. Secara Termodinamika, interaksi antara protein dan ligan akan terbentuk apabila kompleks yang dihasilkan memiliki nilai ΔG negatif. Semakin negatif nilai ΔG yang dihasilkan maka interaksi yang terjadi antara reseptor dengan ligan akan semakin kuat dan stabil. Penelitian ini melakukan sebanyak 20 kali penambatan setiap senyawa ligan sehingga menghasilkan 20 model hasil penambatan molekul yang memiliki energi bebas Gibbs masing-masing, namun yang dipilih adalah konformasi ligan dan protein dengan nilai ΔG yang paling negatif. Nilai energi bebas Gibbs setiap ligan uji dan ligan pembanding yang terbaik dapat dilihat pada Gambar 1. Ligan uji yang digunakan dalam penelitian ini antara lain katekin, epikatekin, gallokatekin, epigallokatekin, sedangkan ligan pembandingnya adalah senyawa orlistat. Orlistat merupakan obat komersial yang digunakan dalam mengobati obesitas. Hasil penambatan molekul menunjukkan katekin dan turunannya memiliki nilai energi bebas Gibbs yang lebih negatif dibandingkan dengan energi bebas Gibbs orlistat (ligan pembanding), yaitu katekin sebesar -6.8 kkal/mol, epikatekin sebesar -6.9 kkal/mol, gallokatekin sebesar -7.7 kkal/mol dan epigallokatekin sebesar -7.2 kkal/mol. Nilai energi bebas Gibbs yang paling

22 10 rendah dan baik dimilikki oleh senyawa gallokatekin yaitu sebesar -7.7 kkal/mol, sedangkan nilai energi bebas Gibbs yang tertingggi dimiliki oleh senyawa orlistat yaitu sebesar -6.2 kkal/mol (Gambar 1). Nilai energi bebas Gibbs senyawa ligan uji lebih baik dbandingkan dengan senyawa orlistat, hal ini menunjukkan bahwa interaksi yang terjadi antara senyawa katekin dan turunannya lebih kuat dan stabil terhadap protein FTO apabila dibandingkan senyawa orlistat. Senyawa katekin dan turunannya dapat berikatan lebih kuat dan spontan daripada senyawa orlistat. Berdasarkan perbandingan hasil energi bebas Gibbs ini, ligan uji yaitu katekin dan turunannya memiliki potensi aktivitas yang lebih baik daripada orlistat dalam menghambat terjadinya obesitas secara herbal. Interaksi Gallokatekin dan Orlistat terhadap Residu Protein FTO Hasil proses penambatan molekul antara senyawa katekin dan turunannya divisualisasi menggunakan perangkat lunak LigPlot sehingga dapat diketahui interaksi intermolekuler yang terjadi antara ligan dengan protein FTO yang kurang dari radius 5Å (Tabel 2). Interaksi molekuler merupakan interaksi yang terjadi antara dua molekul atau lebih yang berupa ikatan hidrogen, interaksi hidrofobik dan interaksi elektrostatik. LigPlot merupakan perangkat lunak yang digunakan untuk mempresentasikan kompleks ligan-protein secara 2D (diagram skematik) (INBIO 2014). Perangkat lunak LigPlot memvisualisasikan hasil penambatan molekul berupa interaksi struktur ligan terhadap residu asam amino protein yang digunakan dengan simbol interaksi hidrogen berupa garis putusputus dan interaksi hidrofobik berupa gambar busur merah. Gallokatekin merupakan ligan yang memiliki nilai ΔG yang paling rendah dibandingkan dengan ligan yang lain, sehingga gallokatekin adalah ligan yang memiliki kestabilan interaksi yang paling baik ketika berikatan dengan protein FTO. Kestabilan yang baik antara gallokatekin dengan protein FTO dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain ikatan hidrogen (jumlah dan jarak ikatan), interaksi hidrofobik, dan peran gugus fungsi (Reddy et al. 2007). Jumlah ikatan hidrogen antara gallokatekin terhadap protein FTO yaitu empat buah yang melibatkan tiga residu asam amino antara lain Tyr-39, Arg-52, dan Leu-51. Setiap ikatan hidrogen yang terjadi memiliki jarak ikatan masing masing yaitu 2.09Å (Tyr-39), 3.04Å (Arg-52), 3.20Å (Arg-52) dan 3.21Å (Leu- 51). Ikatan hidrogen paling kuat adalah ikatan hidrogen yang memiliki jarak ikatan yang paling pendek yaitu 2.09Å pada Tyr-39. Ikatan hidrogen tersebut terjadi antara gugus OH 7 gallokatekin dengan gugus fungsi CO residu Tyr-39 (Gambar 4). Interaksi hidrofobik juga berperan penting dalam kestabilan liganreseptor. Residu yang memiliki interaksi hidrofobik dengan gallokatekin adalah Trp-42, Gln-43, Pro-47, Ile-50. Interaksi hidrofobik merupakan interaksi lemah antara gugus nonpolar ligan dengan residu nonpolar reseptor yang bersifat menghindari lingkungan cair dan berperan penting dalam stabilisasi konformasi protein (Nelson dan Cox 2008). Interaksi hidrofobik juga mampu menurunkan nilai ΔG dengan menstabilkan interaksi yang terjadi antara ligan-reseptor. Orlistat merupakan ligan pembanding yang digunakan dalam proses penambatan molekul dengan protein FTO. Apabila dibandingkan dengan gallokatekin, orlistat memiliki nilai ΔG yang lebih tinggi yang artinya kestabilan interaksi orlistat dengan protein FTO lebih rendah. Ikatan hidrogen orlistat

23 terhadap protein FTO terjadi pada residu Glu-156 (2.84Å) dan Arg-52 (2.95Å). Apabila dibandingkan dengan gallokatekin, jumlah ikatan hidrogen pada orlistat lebih sedikit dibandingkan dengan gallokatekin yaitu hanya dua buah, hal ini merupakan salah satu penyebab kestabilan orlistat terhadap protein FTO lebih rendah pula dibandingkan dengan gallokatekin, karena semakin banyak ikatan hidrogen yang terbentuk maka kestabilan kompleks reseptor-ligan akan semakin kuat. Ikatan hidrogen orlistat terjadi antara gugus COO pada Glu-156 dengan gugus OH 5 orlistat dan antara gugus NH 2 Arg-52 dengan gugus CO 4 orlistat. Residu yang terlibat dalam interaksi hidrofobik orlistat-fto antara lain Phe-38, Tyr-39, Trp-42, Gln-43, Pro-47, Leu-49, Ile-50, Leu-51, Leu-157. Residu-residu yang terlibat dalam interaksi hidrofobik adalah residu yang memiliki sifat nonpolar. Jumlah interaksi hidrofobik orlistat-fto lebih banyak dibandingkan dengan gallokatekin, namun tidak membuat nilai ΔG nya lebih negatif. Hal ini dapat dimungkinkan karena gallokatekin memiliki jumlah ikatan hidrogen dua kali lipat dibandingkan dengan orlistat, sehingga kestabilan yang dipengaruhi oleh jumlah interaksi hidrofobik orlistat yang banyak tidak cukup untuk membuat interaki orlistat-fto lebih stabil dan kuat. Terdapat beberapa residu yang sama dalam interaksi hidrofobik antara orlistat-fto dengan gallokatekin-fto yaitu Ile- 50, Trp-42, Pro-47, dan Gln-43. Berbeda halnya dengan residu Leu-51 dan Tyr-39 yang pada interaksi orlistat-fto hanya terlibat dalam interaksi hidrofobik namun pada interaksi gallokatekin-fto terlibat dalam ikatan hidrogen (Gambar 4). Hal ini dapat menjadi faktor nilai ΔG orlistat-fto lebih positif dibandingkan gallokatekin-fto. Residu yang berperan dalam ikatan hidrogen terhadap protein FTO antara orlistat dan gallokatekin memiliki kesamaan yaitu pada residu Arg-52 namun kekuatan ikatannya berbeda. Oleh karena itu, dapat diasumsikan bahwa residu Arg-52 memiliki peran penting dalam proses inhibisi protein FTO. Hal ini juga dapat menunjukkan bahwa konformasi paling stabil orlistat dan gallokatekin berada pada daerah yang hampir sama. Apabila dilihat pada Tabel 2, terdapat perbedaan gugus fungsi ligan yang terlibat dalam ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen yang terjadi antara gallokatekin dengan protein FTO secara keseluruhan melibatkan gugus hidroksil (OH) dari gallokatekin. Hal ini sesuai dengan penelitian Yang et al. (2007) yang menyatakan bahwa gugus polifenol dari teh memiliki aktivitas farmakologi. Sedangkan gugus fungsi orlistat yang berperan dalam ikatan hidrogen dengan protein FTO ada dua jenis yaitu gugus hidroksil (OH) dan gugus keton (CO). Perbedaan gugus fungsi ligan ini terdapat pada ikatan hidrogen dengan residu Arg-52. Gugus fungsi orlistat yang berikatan dengan residu ini adalah gugus ketonnya, sedangkan pada gallokatekin adalah gugus hidroksil. Penambatan molekul yang dihasilkan oleh senyawa gallokatekin dan orlistat terhadap protein FTO bukanlah pada residu asam amino sisi aktifnya. Menurut penelitian Han et al. (2010), sisi aktif dari protein FTO antara lain Arg- 96, Tyr-108, Asn-205, Glu-234, Thr-320, dan Arg-322, sedangkan residu asam amino yang selalu terlibat dalam proses penambatan molekul terhadap senyawa gallokatekin dan orlistat adalah Arg-52. Walaupun residu Arg-52 bukan merupakan residu asam amino sisi aktif protein FTO, namun residu Arg-52 merupakan daerah residu asam amino motif protein ini yang diduga memiliki peran penting dalam aktivitas protein FTO (Lampiran 3). Motif protein 11

24 12 merupakan gabungan struktur sekunder protein yaitu alfa helix dan beta sheet yang dihubungkan melalui suatu loop. Motif memiliki nama lain yaitu struktur supersekunder protein. Struktur motif dapat berupa struktur yang sederhana dan merupakan bagian kecil dari protein, antara lain alfa-alfa, beta-beta, dan beta-alfabeta ataupun berupa struktur yang rumit dan kompleks seperti beta barrel (Nelson dan Cox 2008). Keberadaan motif dari protein sering dikaitkan terhadap fungsi protein tersebut (Attwood et al. 2002). Residu Arg-52 dari protein FTO merupakan motif protein yang membentuk unit beta-alfa-beta yaitu terdiri atas dua beta-strand paralel yang dihubungkan oleh dua loop pada suatu alfa helix di antara keduanya. Visualisasi menggunakan VMD menunjukkan Arg-52 berada pada struktur beta sheet protein FTO (Lampiran 3). Penambatan molekul gallokatekin dan orlistat pada residu motif protein FTO akan berpengaruh pada aktivitas dan fungsi protein FTO. Interaksi Kimia Katekin, Epikatekin, dan Epigallokatekin terhadap Residu Protein FTO Epigallokatekin merupakan ligan uji yang memiliki nilai energi bebas Gibbs terbaik kedua setelah gallokatekin yaitu sebesar -7.2 kkal/mol. Nilai ini masih lebih baik dari energi bebas Gibbs orlistat. Terdapat tiga buah ikatan hidrogen yang dihasilkan dari interaksi epigallokatekin terhadap protein FTO. Ikatan hidrogen tersebut terjadi pada residu Tyr-39 dengan jarak ikatan 2.95Å, dua buah ikatan pada residu Arg-52 dengan jarak ikatan masing-masing sama yaitu 3.07Å (Tabel 2). Jenis ikatan hidrogen ini serupa dengan ikatan hidrogen yang dimilikki oleh gallokatekin hanya jarak ikatannya saja yang berbeda. Gugus fungsi yang terlibat dengan interaksi hidrogen ini adalah gugus hidroksil (OH) yang terdapat pada epigallokatekin. Ikatan hidrogen pada Tyr-39 terjadi antara gugus fungsi OH 7 epigallokatekin dengan gugus keton pada Tyr-39, ikatan hidrogen pada Arg-52 terjadi antara gugus fungsi OH 4 epigallokatekin dengan gugus NH 2 residu tersebut (Gambar 5). Gugus fungsi epigallokatekin dengan gallokatekin memiliki kesamaan pada ikatan hidrogen dengan residu Tyr- 39.Gugus fungsi tersebut adalah gugus fungsi OH 7. Hal ini dapat menunjukkan bahwa gugus fungsi OH 7 memiliki peran yang penting dalam interaksinya dengan protein FTO. Selain daripada ikatan hidrogen, terdapat pula interaksi hidrofobik antara senyawa epigallokatekin terhadap protein FTO. Jumlah interaksi hidrofobik epigallokatekin-fto hanya tiga buah, lebih sedikit daripada interaksi hidrofobik yang terjadi pada gallokatekin-fto dan orlistat-fto. Residu yang terlibat dalam interaksi hidrofobik ini antara lain Trp-42, Pro-47, dan Ile-50. Residu tersebut juga merupakan residu yang terlibat pada interaksi hidrofobik gallokatekin-fto. Jumlah ikatan hidrogen dan interaksi hidrofobik yang terlibat dalam interaksi epigallokatekin terhadap protein FTO lebih sedikit dibandingkan dengan gallokatekin, oleh karena itulah nilai energi bebas Gibbs (ΔG) epigallokatekin- FTO lebih positif dibandingkan dengan gallokatekin-fto. Selain epigallokatekin, ligan yang memiliki area penambatan yang mirip dengan gallokatekin adalah senyawa katekin. Pada senyawa katekin, ikatan hidrogen terjadi hanya pada satu residu saja yaitu Tyr-39 dengan jarak ikatan sebesar 3.00Å. Ikatan hidrogen pada residu ini juga terdapat pada gallokatekin dan

25 epigallokatekin. Gugus fungsi katekin yang terlibat dalam ikatan hidrogen ini adalah gugus hidroksil (OH 6 ) katekin dengan gugus keton residu Tyr-39. Residu Tyr-39 diduga memiliki peran penting pula dalam interaksi antara ligan uji dengan protein FTO dikarenakan residu ini selalu terlibat dalam ikatan hidrogen pada gallokatekin, epigallokatekin dan katekin terhadap protein FTO. Residu Tyr-39 juga merupakan residu asam amino pada motif protein FTO sama seperti residu Arg-52. Visualisasi menggunakan VMD menunjukkan Tyr-39 berada pada struktur alfa helix protein FTO (Lampiran 3). Residu Tyr-39 juga terdapat pada interaksi orlistat-fto namun hanya berupa interaksi hidrofobik yang kekuatan ikatannya lebih lemah. Nilai ΔG katekin terhadap protein FTO sebesar -6.8 kkal/mol lebih positif dibandingkan dengan ligan uji yang lain. Hal ini disebabkan karena interaksi katekin-fto hanya memiliki satu ikatan hidrogen dan empat residu dalam interaksi hidrofobik. Residu yang terlibat dalam interaksi hidrofobik katekin-fto antara lain Trp-42, Pro-47, Ile-50, dan Gln-43 yang juga merupakan residu pada interaksi hidrofobik pada orlistat-fto (Gambar 2). Residu Trp-42, Pro-47, dan Ile-50 diprediksikan merupakan residu yang memilikki peran penting dikarenakan ketiga residu tersebut selalu terlibat di setiap interaksi hidrofobik ligan uji terhadap protein FTO. Epikatekin adalah satu-satunya ligan uji yang memiliki area penambatan molekul terhadap protein FTO yang berbeda daripada ligan uji yang lainnya. Nilai ΔG antara epikatekin dengan protein FTO adalah -6.9 kkal/mol lebih tinggi dibandingkan gallokatekin dan epigallokatekin namun lebih rendah daripada katekin. Residu yang terlibat dalam ikatan hidrogen maupun interaksi hidrofobik epikatekin terhadap protein FTO tidak memilikki kesamaan baik dengan orlistat maupun dengan ligan uji lainnya (Gambar 3). Hal ini diduga akibat sedikit perbedaan pada struktur epikatekin dari ligan uji lainnya. Konformasi penambatan paling stabil epikatekin berada pada daerah residu lestari yang lain pada protein FTO. Interaksi epikatekin terhadap protein FTO memiliki satu ikatan hidrogen saja. Ikatan hidrogen tersebut terjadi antara gugus fungsi hidroksil (OH 3 ) epikatekin dengan gugus NH 2 protein FTO pada residu Ser-240 (Tabel 2). Jarak atau kekuatan hirogennya adalah 2.82Å. Residu yang terlibat dalam interaksi hidrofobiknya berjumlah sembilan buah antara lain Glu-234, Leu-236, Asp-233, Val-237, Asp-238, Arg-239, Asn-302, Ala-303, dan His-232. Walaupun memiliki residu penambatan molekul yang berbeda dari ligan uji lainnya, namun epikatekin memili nilai energi bebas Gibbs yang lebih baik dibandingkan ligan uji katekin. Hal ini dikarenakan interaksi epikatekin terhadap protein FTO melibatkan ikatan hidrogen yang kekuatan ikatannya lebih baik dibandingkan katekin dan meilbatkan interaksi hidrofobik yang lebih banyak dibandingkan katekin. Residu yang terlibat dalam interaksi hidrofobik ini, salah satunya merupakan residu sisi aktif protein FTO yaitu Glu-234. Berdasarkan hal ini epikatekin juga memiliki potensi penghambatan protein FTO pada sisi pengikatan yang lain. 13

26 14 SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Katekin dan senyawa turunannya memiliki interaksi intermolekuler dengan kestabilan yang baik terhadap protein FTO. Interaksi yang terjadi adalah ikatan hidrogen dan interaksi hidrofobik. Residu yang berperan dalam interaksi ligan dengan protein FTO adalah Arg-52 dan Tyr-39 (ikatan hidrogen) yang merupakan residu asam amino motif protein ini serta Trp-42, Pro-47, dan Ile-50 (interaksi hidrofobik). Gugus fungsi ligan yang berperan penting dalam berinteraksi dengan protein FTO adalah OH 2, OH 4 dan OH 7. Ligan uji yang memiliki kestabilan interaksi penghambatan protein FTO paling baik adalah gallokatekin yaitu sebesar -7.7 kkal/mol. Saran Saran untuk penelitian ini adalah perlu pengujian residu yang paling berperan dalam inhibisi protein FTO dengan melakukan penambatan molekul ligan dengan protein FTO yang telah mengalami mutasi pada daerah residu asam amino Arg-52 atau Tyr-39.. Selain itu, disarankan membuat modifikasi ligan yang dapat digunakan sebagai inhibitor protein FTO. DAFTAR PUSTAKA Ali HI Antitumor studies. Part 3: Design, synthesis, antitumor activity,and molecular docking study of novel 2-methylthio-, 2-amino and 2-(Nsubstituted amino)-10-alkyl-2-deoxo-5-deazaflavins. Bioorganic & Medicinal Chemistry Annual Reports in Medicinal Chemistry doi: /j.bmc Archana P, Sathishkumar N, Bharathi N In silico docking analysis of curcumin-an inhibitor for obesity. International Journal of Pharma and Bio Sciences. 1(4): Attwood T.K, M. Blythe, D.R. Flower, A. Gaulton, J.E. Mabey, N. Maudling, L. McGregor, A. Mitchell, G. Mouton, K. Paine, and P. Scordus PRINTS and PRONTS-S shed light on protein ancestry. Nucleid Acid Research. 30(1) : Cabrera C, Artacho R, Gime nez R Beneficial effects of green tea areview. J Am Coll Nutr.25: Chang P, Wang J, Lee M, Chang S, Tsai T, Chang K, Tsai F, and Chen C Lose weight with traditional chinese medicine? Potential supression of fat mass and obesity-associated protein. Journal of Biomoleculer Structure & Dynamics. 29(3): Dewi K Pengaruh ekstrak teh hijau (Camellia sinensis var. Assamica) terhadap penurunan berat badan, kadar trigliserida dan kolesterol total pada tikus jantan galur wistar. Jurnal Kesehatan Masyarakat. 7(2):1-10. Drew BS, Dixon AF, Dixon JB Obesity management: update on orlistat [ A review]. Vasc Health Risk Manag.3(6):

27 Gerken T The obesity-associated FTO gene encodes a 2-oxoglutaratedependent nucleic acid demethylase. Science. 318: Han Z, Niu T, Chang J, Lei X, Zhao M, Wang Q, Cheng W, Wang J, Feng Y, Chai J Crystal structure of the FTO protein reveals basis for its substrate specifity. Nature. 464 : doi : /nature Hermawan GA Komplikasi obesitas dan usaha penanggulanganya. Cermin Dunia Kedokteran. 68: Herrera BM, Keildson S, Lindgren CM Genetics and epigenetics of obesity. Maturitas. 69 : [INBIO] Indonesian Institute of Bioinformatics Molecular Docking. Malang (ID) : INBIO Pr. Kroemer RT Molecular modelling probes: docking and scoring. Biochemical Society Transactions. 31(5): Lins L, Brasseur R The hydrophobic effect in protein folding. Faseb J. 9: Lipinski CA, Lombardo F, Dominy BW, Feeney PJ Experimental and computational approaches to estimate solubility and permeability in drug discovery and development settings. Advanced Drug Delivery Reviews. 64 : doi : /j.addr Lipinski CA Drug-like properties and the causes of poor solubility and poor permeability. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 44: doi: /S (00) Nelson DL, Cox MM Lehninger : Principles of Biochemistry 5 th Edition. New York (US) : W.H Freeman and Company. Reddy A, Pati S, Kumar P, Pradeep H, Sastry G Virtual screening in drug discovery: a computational perspective. Curr Prot & Peptide Sci. 8(4): doi : / Sharma NK, Jha KK, Priyanka Molecular docking : an overview. J. Adv Sci. Res. 1: Silitonga R.F Daya inhibisi ekstrak daun jati belanda dan bangle terhadap aktivitas lipase pankreas sebagai antiobesitas [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Singh R, Chaturvedi N, Singh VK In silico study of herbal compounds as novel MAO inhibitors for parkinsons disease treatment. Life Scie Phar Res. 2: Sousa SF, Fernandes PA, Ramos MJ Protein-ligand docking: current status and future challenges. Proteins.65: doi : /prot Sudeep HV, Shyam PK Computational studies on the antiobesity effect of polyphenols from pomegranate leaf. Journal of Chemical and Pharmaceutical Research. 6(9): Towaha J Kandungan senyawa kimia pada daun teh (Camellia sinensis). Warta Penelitian dan Pengembangan Tanaman Industri. 19(3) :12. Williams DJ, Edwards D, Hamernig I, Jian L, James AP, Jhonson SK, Tapsell LC Vegetables containing phytochemicals with potential anti-obeisty properties: A Review. Food Research International. 52: doi: /j.foodres. 15

28 16 Yang CS, Lambert JD, Ju J, Lu G, Sang S Tea and cancer prevention: Molecular mechanisms and human relevance. Toxicology and Applied Pharmacology. 224: doi : /j.taap Yanuar A Penambatan molekul : Praktek dan Aplikasi pada Virtual Screening. Depok (ID) : UI Pr. Zhao X, Yang Y, Sun B, Zhao Y, Yang YG FTO and obesity : mechanism of association. Curr Diab Rep. 14 (486) : 2-9.

29 17 Lampiran 1 Diagram alir penelitian Pengambilan data struktur FTO dan ligan Analisis permeabilitas & solubilitas ligan Preparasi FTO dan ligan Proses penambatan molekul dengan AutoDock Vina Analisis hasil penambatan molekul (LigPlot 1.4.5) Energi Bebas Gibbs (ΔG) Ikatan Hidrogen Interaksi Hidrofobik

30 18 Lampiran 2 Struktur 2D Protein FTO Keterangan : : Alfa heliks : loop : Beta sheet

31 19 Lampiran 3 Posisi residu Arg-52 pada daerah motif Alfa Ketoglutarat Dioksigenase FTO Lampiran 4 Posisi residu Tyr-39 pada daerah motif Alfa Ketoglutarat Dioksigenase FTO

32 20 Lampiran 5 Nilai ΔG ligan dengan reseptor a. Orlistat Mode Affinity (kcal/mol) Dist from rmsd l.b b. Katekin Mode Affinity (kcal/mol) Dist from rmsd l.b Best mode rmsd u.b. Best mode rmsd u.b.

33 21 Lampiran 5 Nilai ΔG ligan dengan reseptor c. Epikatekin Mode Affinity (kcal/mol) Dist from rmsd l.b d. Gallokatekin Mode Affinity (kcal/mol) Best mode rmsd u.b. Dist from rmsd l.b Best mode rmsd u.b.