Studi In Silico Molecular Docking Senyawa Fenolik dan Alkaloid dalam Rimpang Jahe (Zingiber officinale) yang Berpotensi Mempunyai Aktivitas Antidiabetes melalui Penghambatan Enzim Alfa Amilase, Alfa Glukosidase, dan Dipeptidyl Peptidase-4.

Adam, Melita Mulyani Yuwana and Prof. Dr. Teti Estiasih,, STP., MP and Prof. Dr. Alfi Khatib, - (2022) Studi In Silico Molecular Docking Senyawa Fenolik dan Alkaloid dalam Rimpang Jahe (Zingiber officinale) yang Berpotensi Mempunyai Aktivitas Antidiabetes melalui Penghambatan Enzim Alfa Amilase, Alfa Glukosidase, dan Dipeptidyl Peptidase-4. Sarjana thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Tren jumlah penderita diabetes melitus di dunia selalu meningkat dari tahun ke tahun dan jenis diabetes melitus yang paling banyak diderita adalah diabetes melitus tipe 2. Obat antidiabetes dibutuhkan oleh penderita diabetes melitus tipe 2 untuk mengontrol kadar gula darah mereka. Namun, obat antidiabetes yang umum dikonsumsi adalah obat modern yang ternyata memiliki beberapa efek samping yang buruk bagi kesehatan. Maka dari itu, pada beberapa tahun terakhir banyak dilakukan penelitian terhadap bahan-bahan alami, yaitu senyawa metabolit sekunder pada tumbuhan untuk menggantikan obat modern yang dapat bekerja sebagai antidiabetes melalui penghambatan aktivitas enzim-enzim yang berperan dalam metabolisme glukosa, seperti α-amilase, α-glukosidase, dan dipeptidyl peptidase-4. Salah 1 jenis tumbuhan yang potensial adalah jahe (Zingiber officinale) karena kaya akan kandungan senyawa metabolit sekunder (alkaloid, fenolik, terpenoid, saponin) dan angka produksi jahe di dunia cukup tinggi. Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk menganalisis interaksi molekuler antara senyawa fenolik dan alkaloid rimpang jahe dengan enzim α-amilase, α-glukosidase, dan DPP-4 secara in silico sehingga didapatkan hasil berupa dugaan senyawa apa saja yang dapat bekerja sebagai inhibitor bagi ketiga enzim tersebut dan berpotensi sebagai obat antidiabetes. In silico merupakan metode penelitian yang dilakukan melalui simulasi komputer. Salah satu metode in silico yang umum digunakan pada tahapan awal pengembangan obat baru adalah molecular docking. Molecular docking dilakukan untuk memprediksi interaksi atau ikatan antar molekul yang akan terbentuk. Alat yang digunakan dalam penelitian ini, antara lain: laptop yang dilengkapi dengan perangkat lunak AutoDock Tools, AutoDock Vina, Chem 3D, PyMOL, Ligplot+, dan Toxtree, serta situs web SwissADME, MolSSI QikProp Processor, Protein Data Bank, dan PubChem. Bahan yang dibutuhkan, antara lain: struktur protein target, yaitu enzim α-amilase (PDB: 4GQR), α-glukosidase (PDB: 3A4A), dan DPP-4 (PDB: 4A5S), struktur ligan kontrol positif, yaitu akarbosa (CID: 444254) dan sitagliptin (CID: 4369359), serta struktur ligan uji (senyawa fenolik dan alkaloid dalam rimpang jahe). Hasil dari penelitian didapatkan data bahwa sebanyak 30 jenis senyawa fenolik dan 1 jenis senyawa alkaloid terindentifikasi terkandung dalam rimpang jahe. Namun, hanya 17 jenis senyawa fenolik dan 1 jenis senyawa alkaloid saja yang memenuhi semua syarat Lipinski’s rule of five dan Jorgensen’s rule of three untuk dikembangkan sebagai obat. Setelah dilakukan molecular docking antara kedelapan belas senyawa tersebut dengan enzim α-amilase, α-glukosidase, dan DPP-4, semuanya dapat berikatan dengan baik yang ditunjukkan dengan nilai afinitas ikatan yang negatif. Serta, didapatkan hasil bahwa katekin dan epikatekin merupakan 2 senyawa yang memiliki nilai afinitas ikatan terbaik dengan enzim α-amilase (-8,60 kkal/mol), sedangkan senyawa yang memiliki nilai afinitas ikatan terbaik dengan enzim α-glukosidase adalah naringenin (-8,90 kkal/mol). Terakhir, senyawa yang memiliki nilai afinitas ikatan terbaik dengan enzim DPP-4 adalah kuersetin dan kaempferol (-8,60 kkal/mol). Berdasarkan uji toksisitas, senyawa-senyawa tersebut merupakan golongan senyawa kelas III (Cramer rules) atau toksisitas tinggi, namun non karsinogen sehingga masih dapat dikonsumsi dengan batasan jumlah tertentu.

English Abstract

The number of people with diabetes mellitus worldwide is increasing year by year and the most common type of diabetes mellitus is type 2 diabetes mellitus (T2DM). Antidiabetic drugs are needed to control the T2DM patients’ blood sugar level. Unfortunately, the widely used modern antidiabetic drugs have several negative side effects for health. Therefore, many studies have been carried out to discover some potential antidiabetic agents from natural ingredients, i.e. plant secondary metabolites to replace modern antidiabetic drugs that work by inhibiting the activity of enzymes involved in glucose metabolism, i.e. α-amylase, α-glucosidase, and DPP-4 enzymes. One of the potential plant species is ginger (Zingiber officinale) which is rich in secondary metabolite compounds (alkaloid, phenolic, terpenoid, saponin) and the global production of ginger is quite high. The purpose of this study is to analyze the molecular interactions between phenolic and alkaloid compounds of ginger rhizome and glucose metabolism enzymes (α-amylase, α-glucosidase, and DPP-4 enzymes) using in silico method to estimate what the putative antidiabetic compounds are there in ginger rhizome . In silico is a research method conducted through computer simulation. One of in silico method that is commonly used in the early stages of drug development is molecular docking. Molecular docking is done to predict the interactions or bonds between molecules. The tools used in this research are laptop equipped with softwares: AutoDock Tools, AutoDock Vina, Chem 3D, PyMOL, Ligplot+, and Toxtree, as well as websites: SwissADME, MolSSI QikProp Processor, Protein Data Bank, and PubChem. While the required materials are target protein structures: α-amylase (PDB: 4GQR), α-glucosidase (PDB: 3A4A), and DPP-4 (PDB: 4A5S), positive control ligand structures: acarbose (CID: 444254) and sitagliptin (CID: 4369359), as well as the structures of phenolic and alkaloid compounds in ginger. The result of the study shows that there are 30 phenolic compounds and 1 alkaloid compounds identified in the ginger rhizome. However, there are only 18 compounds that meet all of the requirements of Lipinski’s rule of five and eligible to be more developed as drugs. The result of molecular docking process shows that all of these 18 compounds are able to bind with α-amylase, α-glucosidase, and DPP-4 enzymes well, which is indicated by a negative binding affinity value. Also, it’s found that catechin and epicatechin have the best binding affinity value (-8,60 kcal/mol) in interacting with α-amylase enzyme, while the compound that has the best binding affinity value with α-glucosidase enzyme is naringenin (-8,90 kcal/mol), and the best binding affinity value with DPP-4 enzyme is obtained by quercetin and kaempferol (-8,60 kcal/mol). According to the toxicity test, those compounds are classified as high toxicity compounds (Cramer rules: class III), however they are non carcinogen so that those compound are safe to consume in a certain amount.

Item Type:	Thesis (Sarjana)
Identification Number:	0522100390
Uncontrolled Keywords:	alkaloid, antidiabetes, diabetes melitus, fenolik, in silico, molecular docking, rimpang jahe, zingiber officinale,alkaloid, antidiabetic, diabetes mellitus, ginger rhizome, in silico, molecular docking, phenolic, zingiber officinale
Subjects:	600 Technology (Applied sciences) > 630 Agriculture and related technologies
Divisions:	Fakultas Teknologi Pertanian > Keteknikan Pertanian
Depositing User:	soegeng sugeng
Date Deposited:	31 Jan 2023 01:51
Last Modified:	31 Jan 2023 01:52
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/197128

Text (DALAM MASA EMBARGO) Melita Mulyani Yuwana Adam.pdf Restricted to Registered users only until 31 December 2024. Download (1MB)

Actions (login required)

View Item