Putri, JayaraniFatimah (2013) Interaksi Enzim Platelet Activating Factor Acetyl Ydrolase (Paf Ah) Mutasi Val 279 Phe 279 Dan Gln 281 → Arg 281 Dengan Substrat Paf Serta Dinamika Molekulernya. Magister thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Penyakit kardiovaskuler merupakan salah satu penyebab kematian terbesar di dunia dan kemunculannya disebabkan oleh multi faktor, diantaranya genetik, aging dan gaya hidup. Penyakit kardiovaskuler paling banyak ditemui di masyarakat adalah Penyakit Jantung Koroner (PJK). PJK dimulai oleh kejadian disfungsi endotel dan diikuti oleh terbentuknya plak aterosklerosis. Salah satu protein penanda disfungsi endotel dan destabilisasi plak ateroskerosis pada kejadian PJK adalah Platelet Activating Factor Acetyl Hydrolase (PAF AH) atau dikenal dengan nama lain LpPLA2. PAF AH merupakan enzim yang berperan dalam memutus ikatan sn-2 gugus asetat platelet activating factor (PAF) yang merupakan substat spesifik PAF AH. Deasetilasi ini menghasilkan dua molekul yang bersifat agen non-infamasi, Lyso PAF dan asetat. Deasetilasi PAF AH terhadap PAF menyebabkan terhalangnya aktivasi seluler penyebab munculnya PJK melalui pengenalan PAF terhadap reseptornya. Mutasi missense ValinPhenilalanin asam amino 279 (V279F) dan GlutamineArginin asam amino 281 Q281R) PAF AH telah tercatat memiliki pengaruh terhadap aktifitas hilangnya aktivitas katalitik enzim. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh mutasi PAF AH: V279F, 281R, dan PAF AH yang mengandung mutasi keduanya (V279F dan Q281R) terhadap perubahan struktur enzim serta untuk mengetahui bagaimana interaksi komplek yang terjadi antara PAF AH dengan PAF melalui molecular docking dan dinamika molekuler. Objek penelitian yang digunakan kali ini adalah 82 pasien PJK sesuai kriteria inklusi. Deteksi mutasi V279F dan Q281R dilakukan melalui sekuensing gen PLA2G7. Konstruksi struktur 3D PAF AH (wild type, V279F, Q281R, dan V279F-Q281R) dilakukan melalui homology modeling sedangkan untuk PAF diperoleh dari data base PubChem NCBI. Soft ware AutoDock Vina dalam Pyrx digunakan untuk melakukan molecular docking dengan minimalisasi energi PAF sebanyak 200 kali. Pengecekan interaksi PAF AH dengan PAF dilakukan dengan bantuan Ligandscout dan Deep View 4.1.0. Selanjutnya hasil molecular docking dengan energi Gibbs terkecil digunakan dalam proses simulasi dinamika molekuler menggunakan soft ware YASARA 13.2.21 dengan AMBER03 sebagai force field. FoldX dalam YASARA juga digunakan dalam mengetahui detrabilisasi serta munculnya steric clashes struktur PAF AH mutan dan non mutan. Simulasi molekuler dilakukan menggunakan Inter Core2Quad 2.83 Ghz dengan RAM 2GB. Mutasi V279F PAF AH yang ditemukan pada pasien PJK merupakan alel homozigot (GG) danheterozigot (GT) sedangkan mutasi Q281R dan V279F-Q281R tidak ditemukan pada semua pasien. Hasil homologi modeling 3D diikuti oleh pengamatan struktur 2D serta superimposed enzim PAF AH mutan dan non-mutan menunjukkan bahwa mutasi di titik 279, 281 dan kedua titik tidak merubah struktur enzim, namun mempengaruhi destabilisasi struktur. Destabilisasi struktur 3D terbesar dan steric clashes terbanyak dijumpai pada mutasi V279F dengan nilai destabilisasi +13.26 kacal/mol. Interaksi PAF AH–PAF melalui molecular docking menunjukkan bahwa diantara keempat interaksi (mutan dan nonmutan), hanya mutasi V279F interaksi terjadi antara sisi aktif PAF AH (Ser273 dan His351) dengan gugus asetat PAF yang mengindikasikan bahwa proses deasetilasi PAF AH terhadap sn-2 gugus asetat PAF terhalangi karena pengenalan tersebut. Demikian juga dengan hasil simulasi dinamika molekuler, melalui pengamatan plot kestabilan dari nilai RMSD menunjukkan bahwa diantara semua kompleks, PAF AH V279F-PAF memiliki standar deviasi tertinggi sebesar 1.782 Å yang menunjukkan ketidak stabilan kompleks. Salah satu residu sisi aktif PAF AH, Ser273 pada V279F memiliki nilai RMSF terbesar 1.621 Å yang mengindikasikan bahwa selama simulasi berlangsung terjadi gangguan aktifitas enzimatik dibandingkan kompleks lainnya yang cenderung stabil. Penelitian ini mengungkapkan bahwa mutasi PAF AH V279F merupakan mutasi esensial dibandingkan dengan mutasi Q281 dan V279F-Q281R pada 82 pasien penderita PJK.
English Abstract
Cardiovascular disease is one of the death causes in the world and it is caused by multiple factors, including genetics, aging and lifestyle. The most prevalent form of cardiovascular is coronary artery disease (CAD). CAD initiated by endothelial dysfunction and followed by inflammation process to develop arterial plaque. One of protein marker of arterial plaque destabilization before the onset of plaque rupture, myocardial ischemia or infarction is Platelet Activating Factor Acetyl Hydrolase (PAF AH) or LpPLA2. PAF-AH is bifunctional enzyme catalyzes the sn-2 acetyl group of Platelet Activating Factor (PAF)-one of the most potent and versatile pro-inflammatory mediator- into lyso PAF and acetate as non-potent inflammatory molecule in development of plaque artery of atherosclerosis. Hydrolysis process will halt PAF to recognize its receptor, thus cellular activation mechanism which leads to cardiovascular development will be terminated. Amino acid alteration ValinPhenilalanine of residues 279 (V279F) and GlutamineArginin 281 (Q281R) associated with loss catalytic activity of PAF AH. This study was aimed to overview mutation effects of PAF AH mutant (V279F, Q281R and both) and wild type to its three dimensional structures, PAF AH-PAF interactions by molecular docking and molecular dynamic to check stability of complexes. Eighty two CHD patients were used in this study by inclusions criteria. V279 and Q281R mutation from DNA patients was observing using genotyping of PLA2G7 gene. Construction 3D structure of V279F was done by using homology modeling of SWISS MODEL web server to build up the homology structures whereas PAF structure was downloaded from PubChem NCBI. Two hundred times energy minimization was applied for PAF molecule using Open Babel Pyrx. Docking molecule between four types of PAF AH (mutants and wild type) and PAF molecules was performed using Autodock Vina software and docking result were analyzed using PyMol and DeepView 4.1.0. The smallest Gibbs energy from docking results were subjected to molecular dynamics simulation which was performed using YASARA software, version 13.2.21 with the AMBER03 force field. FoldX within YASARA was used to check destabilization of PAF AH structure and also steric clashes. Molecular dynamic simulation was done using Intel Core2Quad 2.83 Ghz, with 2 GB of RAM. Based on genotyping result, homozygous (GG) and heterozygous (GT) allels were found among 82 CHD patients whereas Q281R and V279-Q281R were notfound among those patients. Homology modeling in this study showed that amino acid alteration for V279F and Q281R do not change 3D structure of PAF AH but affect on destabilization of structure. The highest destabilization value is V279F mutant and this mutant showed more steric clashes that other PAF AH types. Furthermore molecular docking for V279F complex indicated PAF AH failed to hydrolyses sn-2 from acetate group of PAF AH due to active sites of PAF AH bound to acetate group. RMSD value also shows that among complexes, PAF-AH V279F PAF has the highest standard deviation of 1.782 Å and active site residue Ser273 this mutant has the highest RMSF value of 1,621 Å which indicate that alteration ValinePhenilalanine has effects on disrupting catalytic machinery. This study give the confidence prove that mutation V279F of PAF AH has instability structure compared with Q281R or both in a time.
| Item Type: | Thesis (Magister) |
|---|---|
| Identification Number: | TES/573.159/PUT/i/041400555 |
| Subjects: | 500 Natural sciences and mathematics > 573 Specific physiological systems in animals, regional histology and physiology in animals > 573.1 Circulatory system |
| Divisions: | S2/S3 > Magister Biologi, Fakultas MIPA |
| Depositing User: | Budi Wahyono Wahyono |
| Date Deposited: | 23 May 2014 14:13 |
| Last Modified: | 23 May 2014 14:13 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/157708 |
Actions (login required)
 |
View Item |