DINAMIKA REAKTIVASI Y220C-p53 OLEH ADDUCT MQ-SISTEIN

Transkripsi

1 digilib.uns.ac.id DINAMIKA REAKTIVASI Y220C-p53 OLEH ADDUCT MQ-SISTEIN Disusun Oleh : THERA FEMALEDA LABAN M SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Kimia JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013 i

2 digilib.uns.ac.id ii

3 digilib.uns.ac.id iii PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul DINAMIKA REAKTIVASI Y220C-p53 OLEH ADDUCT MQ-SISTEIN belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga belum pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Surakarta, Juni 2013 THERA FEMALEDA LABAN

4 digilib.uns.ac.id iv DINAMIKA REAKTIVASI Y220C-p53 OLEH ADDUCT MQ-SISTEIN THERA FEMALEDA LABAN Jurusan Kimia. Fakultas MIPA. Universitas Sebelas Maret. ABSTRAK Pembentukkan adduct MQ-Sistein merupakan salah satu mekanisme yang diketahui dapat mengembalikan fungsi p53. Mutasi Y220C-p53 (mutasi tirosin menjadi sistein) kehilangan fungsi p53 sebagai gen penekan tumor. Mutasi tersebut menginduksi suatu cavity pada residu 220 dan mengubah stabilitas termalnya. Sistein 220 yang berada didalam cavity diketahui dapat menjadi target obat. Di sisi lain, beberapa sistein pada p53 DNA binding domain dapat membentuk adduct MQ-Sistein. Banyaknya sistein yang ada menjelaskan bahwa mekanisme restorasi belum sepenuhnya diketahui. Simulasi dinamika molekuler dari Y220C-p53 yang mengandung adduct MQ-Sistein telah kami lakukan untuk memahami mekanisme tersebut. Trajectory-trajectory hasil simulasi selama 100 ns menunjukkan adanya perubahan kestabilan karena penambahan adduct. Perubahan tersebut dapat ditandai oleh perubahan pada konformasi backbone protein. Sistein pada lokasi yang berbeda memberikan pengaruh interaksi yang berbeda, sehingga memungkinkan terjadinya perbedaan perubahan konformasi. Adduct MQ-Sistein pada residu 220 dan 275 menunjukkan perubahan konformasi yang relatif sama pada loop 1 dan loop 3 (L1 dan L3). Oleh sebab itu, kami menduga bahwa adduct MQ-Sistein menginduksi modifikasi local, dan mengubah sebagian konformasi Y220C-p53 menyerupai wild type-p53. Kata kunci : reaktivasi, R175H-p53, adduct MQ-Sistein, dinamika molekuler

5 digilib.uns.ac.id v THE DYNAMICS OF Y220C-p53 REACTIVATION BY MQ-CYSTEINE ADDUCT THERA FEMALEDA LABAN Department of Chemistry. Faculty of Mathematics and Natural Sciences. Sebelas Maret University. ABSTRACT Methylene Quinuclidinone-Cysteine (MQ-Cysteine) adduct formation is one of p53 restoration mechanisms have been discovered. Y220C-p53 mutation (Tyrosine become Cysteine) has loss of p53 function as a tumor suppressor gene. The mutation has induced a cavity at residue 220 and its also changed thermal stability. Cysteine 220, which located in the cavity is known as a drug target residue. On the other hand, there are several sites of cysteines in p53 DNA binding domain can also form the adduct. So that, restoration mechanism is not fully discovered yet. In order to understand the mechanism, we have performed molecular dynamics simulation of Y220C-p53 containing MQ-Cysteine adduct. The simulations results of 100 ns trajectories show the stability changes because of adduct formation. The changes of stability may indicated by the alterations of protein backbone conformations. Cysteine on different site provides different interaction effect, it allows different conformational alterations. MQ-Cysteine adduct at residue number 220 and 275 introduced the same conformational alterations on loop 1 and loop 3 (L1 and L3). Thus we can surmise that the adduct induces local modification, and partly resemble Y220C-p53 conformational behavior of wild type-p53. Keywords : reactivation, Y220C-p53, MQ-Cysteine adduct, molecular dynamics

6 digilib.uns.ac.id vi MOTTO Ia membuat segala sesuatu indah pada waktunya, bahkan Ia memberikan kekekalan dalam hati mereka. Tetapi manusia tidak dapat menyelami pekerjaan yang dilakukan Allah dari awal sampai akhir (Pengkotbah 3:11) Dalam susah pun senang, dalam segala hal, aku bermazmur dan ucap syukur, itu kehendak-nya. (Kidung Jemaat 450) Terus maju, karena waktu tak pernah berjalan mundur! (bapak & ibuk)

7 digilib.uns.ac.id vii PERSEMBAHAN Karya ini penulis persembahkan teruntuk: Computational Chemistry Community Bapak, ibuk, mas niko, mba tiara, mas erik, mba ella, dan taka sebagai motivator sekaligus keluarga yang sangat luar biasa. Bang welly sebagai sahabat spesial sepanjang masa. Kimia angkatan 2007, khususnya Alin, cita, dan sinta sebagai sahabat setia di kala susah maupun senang.

8 digilib.uns.ac.id viii KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Tuhan YME atas limpahan rahmat-nya bagi penulis sehingga skripsi ini dapat terselesaikan sebagai salah satu persyaratan dalam memperoleh gelar sarjana sains Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta. Atas segala karunia-nya pulalah penulis menyadari bahwa segala sesuatu memiliki proses dan waktunya masing-masing. Dalam menyusun skripsi ini penulis menemui berbagai hambatan dan permasalahan yang beragam. Namun, atas bimbingan, kritikan, saran, dan dorongan semangat yang bermanfaat dari berbagai pihak, semua hambatan dan permasalahan tersebut dapat penulis atasi dengan baik. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu penulis, yaitu sebagai berikut. 1. Ir. Ari Handono Ramelan, M.Sc., Ph.D., selaku dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Dr. Eddy Heraldy, M.Si., selaku ketua Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Dr. rer. nat. Fajar R. Wibowo, M.Si., selaku dosen pembimbing I, yang dengan penuh kesabaran membimbing penulis menyelesaikan skripsi ini, memberikan banyak kesempatan, pengalaman dan inspirasi bagi penulis. 4. Candra Purnawan, MSc., selaku pembimbing akademis yang memberikan bimbingannya selama perkuliahan. 5. Edi Pramono, M.Si., selaku ketua laboratorium Kimia Dasar yang telah memberikan akses bagi penulis melakukan penelitian di laboratorium Kimia Dasar bagian Komputasi Kimia. 6. Bapak Ibu dosen dan seluruh staff jurusan Kimia yang telah memberikan fasilitas dan pelayanan yang baik bagi penulis. 7. Teman-teman kimia berbagai generasi, terimakasih atas kebersamaan dan kerja samanya. 8. Semua pihak yang tidak dapat penulis tuliskan satu per satu yang telah memberikan bantuannya

9 digilib.uns.ac.id ix Penulis menyadari bahwa penelitian dan penyusunan skripsi yang penulis lakukan masih jauh dari sempurna sehingga membutuhkan saran dan kritik yang membangun dari para pembaca. Namun, lepas dari semua itu, semoga para pembaca mendapatkan manfaat setelah membaca skripsi ini. Surakarta, Juni 2013 Penulis

10 digilib.uns.ac.id x DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERSETUJUAN... ii HALAMAN PERNYATAAN... iii HALAMAN ABSTRAK... iv HALAMAN ABSTRACT... v HALAMAN MOTTO... vi HALAMAN PERSEMBAHAN... vii KATA PENGANTAR... viii DAFTAR ISI... x DAFTAR TABEL... xiii DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR LAMPIRAN... xvi BAB I PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Perumusan Masalah Identifikasi Masalah Batasan Masalah Rumusan Masalah... 5 C. Tujuan Penelitian... 6 D. Manfaat Penelitian... 6 BAB II LANDASAN TEORI... 7 A. Tinjauan Pustaka Struktur Protein Ikatan Hidrogen pada Protein Protein p Kanker Mutan Onkogenik Y220C-p Reaktivasi p53 termutasi Pemodelan Molekuler... 16

11 digilib.uns.ac.id xi 8. Simulasi Dinamika Molekuler a) Antechamber b) Parmchk c) LEaP d) Sander e) Ptraj (1) RMSD (Root Mean Square Deviation) (2) B-factor (3) Entropi (4) Clustering Trajectory B. Kerangka Pemikiran C. Hipotesis BAB III METODOLOGI PENELITIAN A. Metode Penelitian B. Waktu dan Tempat Penelitian C. Alat dan Bahan yang Dibutuhkan Alat Bahan D. Prosedur Penelitian Parameterisasi Adduct MQ-Sistein Pemilihan Makromolekul Penentuan Koordinat Awal Sistem Minimisasidan Penyeimbangan (Equilibrasi) Sistem Simulasi Sistem E. Teknik Pengumpulan dan Analisis Data BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Parameterisasi Adduct MQ-Sistein B. Pemilihan Residu Sistein Target pada Mutan Y220C-p C. HasilSimulasi D. Perubahan Konformasi Parsial Mutan Y220C-p53 oleh Adduct MQ- Sistein... 38

12 digilib.uns.ac.id xii a) Range Residu b) Range Residu c) Range Residu d) Range Residu BAB V KESIMPULAN DAN SARAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 68

13 digilib.uns.ac.id xiii DAFTAR TABEL Tabel 1. Nilai occupancy ikatan hidrogen untuk range residu Tabel 2. Nilai occupancy ikatan hidrogen untuk range residu Tabel 3. Nilai occupancy ikatan hidrogen untuk range residu Tabel 4. Nilai occupancy ikatan hidrogen untuk range residu

14 digilib.uns.ac.id xiv DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Empat tingkatan struktur protein... 8 Gambar 2. Siklus perkembangan sel Gambar 3. Struktur Domain Intip Gambar 4. Struktur adduct MQ-NAC dan adduct MQ-Sistein Gambar 5. Template adduct MQ-Sistein Gambar 6. Struktur adduct MQ-Sistein teroptimasi dengan keterangan kode atom, tipe atom, dan muatan adduct MQ-Sistein yang diperoleh dengan RESP Gambar 7. Hasil pemilihan lokasi sistein target pada mutan Y220C-p Gambar 8. Grafik perbedaan RMSD sebagai fungsiwaktu Gambar 9. Grafik perbedaan B-factor semua atom sebagai fungsi nomor residu dan grafik perbedaan B-factor atom backbone sebagai fungsi nomor residu Gambar 10. Grafik B-faktor atom backbone total keempat sistem Gambar 12. Grafik perbedaan order parameter vektor NH sebagai fungsi nomor residu Gambar 13. Grafik order parameter sebagai fungsi residu pada keempat sistem Gambar 14. Perbedaan konformasi p53 antara keempat sistem Gambar 15. Perbedaan konformasi keempat sistem pada range residu Gambar 16. Perbedaan ikatan hidrogen keempat sistem pada range residu Gambar 17. Perbedaan konformasi keempat sistem pada range residu Gambar 18. Perbedaan ikatan hidrogen keempat sistem pada range residu Gambar 19. Perbedaan konformasi keempat sistem pada range residu Gambar 20. Perbedaan ikatan hidrogen keempat sistem pada range residu Gambar 21. Perbedaan konformasi keempat sistem pada range residu

15 digilib.uns.ac.id xv Gambar 22. Perbedaan ikatan hidrogen keempat sistem pada range residu

16 digilib.uns.ac.id xvi DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Diagram alir parameterisasi adduct MQ-Sistein Lampiran 2. Diagram alir pemilihan makromolekul Lampiran 3. Diagram alir proses simulasi Lampiran 4. Diagram alir analisis visualisasi konformasi Lampiran 5. File prep adduct MQ-Sistein Lampiran 6. Populasi 10 klaster dari empat sistem protein... 73