## MEKANISME ANTIBAKTERI SENYAWA TURUNAN KALKON 4-ASETIL PIRIDIN
Laras Indah Wulandari 1 , Agung Rahmadani 1,2 , Rolan Rusli 1,2 *
1 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan Kefarmasiaan “Farmaka Tropis”, Fakultas Farmasi, Universitas Mulawarman
2 Kelompok Bidang Ilmu Kimia Farmasi, Fakultas Farmasi, Universitas Mulawarman
Email 1 : larasiwulandari@gmail.com Email 2 : agung@farmasi.unmul.ac.id Email*: rolan@farmasi.unmul.ac.id

## ABSTRAK
Senyawa kalkon adalah salah satu senyawa metabolit sekunder yang banyak ditemukan di alam dengan berbagai macam aktivitas biologis diantaranya sebagai antioksidan,  antikanker,  antiinflamasi,  sitosoksik,  antivirus  serta  antibakteri. Mekanisme antibakteri senyawa turunan kalkon berbasis 4-asetil terhadap bakteri Bacillus  subtilis dan Escherichia  coli dipejari  melalui  metode docking .  Senyawa kalkon 3-(3-metoksi-4-hidroksifenil)-1-(piridin-4-il)-prop-2-en-1-on, 3-(4-
hidroksifenil)-1-(piridin-4-il)-prop-2-en-1-on,  3-(4–metoksifenil)-1-(piridin-4-il)- prop-2-en-1-on  menunjukkan  aktivitas  antibakteri  yang  baik  dengan  berikatan kompleks terhadap asam amino pada bakteri Bacillus subtilis pada Arg A389, Asp A164, Ser A299, Tyr A149, REZ C500, Asn A301, dan Asn A397, sedangkan pada bakteri Escherichia col i pada Leu 140 dan Gln 170..
Kata Kunci: docking , turunan kalkon, 4-asetilpiridin, antibakteri

## ABSTRACT
Chalcone compound is one of the secondary metabolite compounds found in nature with a wide range of biological activities due to antioxidants, anticancer, antiinflammatory,  cytosoxic,  antiviral  and  antibacterial.  The  antibacterial mechanism of a 4-acetyl derived chalcone derived strain against Bacillus subtilis and Escherichia  coli was  followed  by  the  docking  method.  The  3-methoxy-4- hydroxyphenyl compound 3-(3--hydroxyphenyl)-1-(pyridine-4-il)-prop-2-en-1-one, 3-(4-methoxyphenyl)-1-(pyridine-4-yl)-prop-2-en-1-in
indicating good
antibacterial  activity  by  binding  to  complex  amino  acids  in  bacteria Bacillus subtilis on Arg A389, Asp A164, Ser A299, Tyr A149, REZ C500, Asn A301, and Asn A397, whereas in Escherichia coli bacteria on Leu 140 and Gln 170.
Keywords: docking, chalcone derivatives, 4-acetylpyridine, antibacterial

## PENDAHULUAN
Kalkon  merupakan  metabolit sekunder  golongan  flavanoid  yang dapat ditemukan pada tumbuh- tumbuhan  dan  dikenal  mempunyai aktivitas  biologi  seperti  antimikroba, antimalaria,  antioksidan,  antitumor, dan  anti-inflamasi  (Prasad  dkk., 2008).  Selain  itu,  kalkon  juga  dapat digunakan  sebagai  antihepatotoksik. Beberapa  kalkon  lainnya  digunakan sebagai inhibitor tirosin  dan  juga dilaporkan memiliki aktivitas hipoglikemik  (Patil  dkk.,  2009). Senyawa kalkon terdiri dari dua cincin aromatik yang dihubungkan oleh suatu keton  α,β  tak  jenuh.  Senyawa  kalkon sangat  banyak  terdapat  di  alam terutama  pada  tumbuh-tumbuhan  dan merupakan prekursor senyawa flavanoid dan pirazolina (Ahmad dkk.,
2011).
Penyakit  yang  diakibatkan  oleh
bakteri  sangat  banyak  dialami  oleh masyarakat Indonesia. Obat-obat antibakteri  saat  ini  banyak  sekali
menyebabkan resistensi pada beberapa orang yang menggunakannya  dan  bahkan  dapat menimbulkan  reaksi  hipersensitivitas serta efek samping berbahaya lainnya.
Di Indonesia penyakit yang disebabkan  oleh  bakteri  cenderung diatasi  dengan  penggunaan  antibiotik (Puspaningtyas, 2012).
Meskipun antibakteri tidak mewakili target baru dalam pengembangan obat namun penelitian tentang  inhibisi  antibakteri  terus meningkat.  Salah  satunya  adalah penelitian  tentang  turunan  kalkon. Gambaran yang unik pada antibakteri adalah selektivitas dalam penghambatannya,  baik  bakteri  gram positif dan gram negatif. Hal ini dapat menjadi target rancangan obat rasional dan  efektif  untuk  obat  antibakteri. Pendekatan docking molekul  telah banyak  digunakan  dalam  rancangan obat modern untuk membantu memahami  interaksi  obat-reseptor. Senyawa  yang  dievaluasi  dalam penelitian  ini  adalah  turunan  dari kalkon  terhadap  bakteri  gram  positif Bacillus  subtilis dan  bakteri  gram negatif
Escherichia
coli
(Puspaningtyas, 2012). Molecular docking adalah metode yang digunakan untuk menentukan  posisi  optimal  suatu molekul  ligan  terhadap  sisi  aktif  dari pengikatan  terhadap  struktur  target
(receptor ). Molecular  docking dapat memprediksikan suatu afinitas terhadap  pengikatan  komplek  yang dibentuk  suatu  reseptor  dengan  ligan yang  dengan  berbagai  skor  seperti konstanta  inhibition ,  ikatan  hidrogen, dan  kontak  hidrofobik. Molecular docking sangat  berguna  dalam proses
drug design, seperti untuk memprediksi  afinitas  pengikatan  dari inhibitor  yang  didesain  terhadap enzim  tertentu  yang  ingin  dihambat aktivitasnya (Leach, 2001).
Penelitian  ini  dilakukan  dengan menggunakan  metode docking cepat yang dapat melihat afinitas ikatan dari turunan  kalkon  dengan  menggunakan MOE Molecular Docking Computing.
Penelitian  ini  dilakukan  agar  dapat memahani  bagaimana  bentuk-bentuk interaksi yang terjadi antara 3 senyawa turunan  kalkon  berbasis  4-asetil piridin  yang  digunakan  terhadap bakteri Bacillus subtilis dan
Escherchia coli .

## METODE PENELITIAN

## A. Pembuatan Senyawa Awal
Penelitian  ini  menggunakan  3 senyawa  turun  kalkon  berbasis  4- asetilpiridin dengan struktur 2 dimensi
dengan bentuk serta konfigurasi  yang tepat  (gambar  1).  Struktur  digambar pada  aplikasi HyperChem 8.0  lalu dilakukan penambahan atom hidrogen.  Untuk  struktur  protein bakteri  (gambar  2)  yang  digunakan diperoleh dari Bank Data Protein yaitu Bacillus subtilis (PDB kode 2J9P) dan Escherichia coli (PDB kode 3BEC).
(a) (b) (c)
Gambar 1. Struktur senyawa turunan kalkon berbasis 4-Asetilpiridin; a) 3-
(3-metoksi-4-hidroksifenil)-1- (piridin-4n-il)-prop-2-en-1-on; b) 3-
(4-hidroksifenil)-1-(piridin-4-il)-prop- 2-en-1-on; c) 3-(4–metoksi fenil)-1- (piridin-4-il)-prop-2-en-1-on

## B. Optimasi Geometri
Sebelum  melakukan  optimasi geometri, program HyperChem diatur dengan  menggunakan  metode ab-
initio melalui menu Setup . Lalu diklik Menu Compute, Geometry
Optimization ,  setelah  itu  klik  OK. Optimasi  geometri  ini dilakukan agar didapatkan  struktur  senyawa  turunan kalkon  berbasis  4-asetilpiridin  yang stabil.
(a) (b)
Gambar 2. Struktur protein bakteri (a) Bacillus subtillis dan (b) Escherichia coli

## C. Molecular Docking
File reseptor yang telah diunduh dari  Bank  Data  Protein  dengan  kode 2J9P  ( Bacillus  subtilis )  dan  kode 3BEC  ( Escherichia  coli )  dibuka  ke dalam aplikasi MOE, lalu molekul air dihapus  dari  struktur  dan  dilakukan protonasi. Setelah itu, ligan yang telah dioptimasi  menggunakan  metode ab- initio dengan  aplikasi HyperChem yang  telah  disimpan  dengan  format *.mol diinput ke dalam aplikasi MOE. Panel  simulasi docking dibuka  klik
Compute lalu Simulations ,  dan Dock . Ligand diatur Selected  Atoms jika Ligan  terbuka  di  MOE  dan  di- select . Placement diatur Triangle  Matcher , rescoring 1 menggunakan London 3G , dan refinement diatur Force  Field . Posisi docking terbaik dipilih berdasarkan nilai rmsd (≤ 2).

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian  ini  menggunakan struktur  3  dimensi  senyawa  turunan kalkon berbasis 4-asetilpiridin yaitu 3- (3-metoksi-4-hidroksifenil)-1 (piridin-
4-il)-prop-2-en-1-on, 3-(4- hidroksifenil)-1-(piridin-4-il)-prop-2- en-1-on,  dan  3-(4–metoksifenil)-1- (piridin-4-il)-prop-2-en-1-on. Dari struktur  awal  yang  telah  dibuat ditambahkan  gugus  H  pada  setiap atom  karbon.  Selanjutnya  kerangka struktur  senyawa  turunan  kalkon berbasis 4-asetilpiridin tersebut dilakukan optimasi geometri
menggunakan  metode ab-initio pada aplikasi HyperChem 8.0.  Tujuan  dari dilakukannya  optimasi  ini  untuk menghitung energi terendah serta gaya atomik terkecil agar dapat menampilkan  struktur  molekul  yang menyerupai struktur sebenarnya.
Tabel 1. Parameter docking ligan sisi aktif bakteri Bacillus subtillis
Senyawa S (Energi Interaksi) Rmsd_refine A -8,1957 1,2848 B -9,5315 0,4339 C -7,6596 1,2177 Tabel 2. Parameter docking ligan sisi aktif bakter i Escherichia coli Senyawa S (Energi Interaksi) Rmsd_refine A -9,3812 1,1565 B -6,2827 1,0193 C -5,4022 1,8944 Setelah  didapatkan  senyawa yang telah dioptimasi, senyawa tersebut  dilakukan docking terhadap protein  bakteri Bacillus  subtilis dan
Escherichia coli dengan
menggunakan  apliasi  MOE Chemical Computing Group . Hasil dari docking yang  dilakukan  dapat  dilihat  pada Tabel  1  dan  Tabel  2.  Nilai  S  adalah nilai energi bebas ikatan protein yang mana  energi  bebas  yang  kecil menunjukkan konformasi yang terbentuk  adalah  stabil,  sedangkan nilai energi bebas yang besar menunjukkan kurang stabilnya kompleks  yang  terbentuk.  Semakin negatif  nilai  energi  bebas  protein menunjukkan  reaksi  antara  ligan  dan protein  terjadi  secara  spontan  serta semakin baik afinitas kompleks ligan-
protein, sehingga diharapkan aktivitasnya  pun  semakin  baik.  nilai rsmd_refine adalah nilai yang digunakan sebagai perbandingan antara  senyawa  uji  dengan  senyawa pembanding, semakin nilai rsmd_refine mendekati  0  maka  akan semakin baik nilai kedekatan senyawa uji dengan senyawa pembanding.
Energi  bebas  ikatan  protein ketiga senyawa turunan kalkon
berbasis 4-asetilpiridin terhadap bakteri Bacillus subtilis berturut-turut sebesar -8,9257, -9,5315, -7,6596 dan memiliki  nilai rsmd_refine berturut- turut  sebesar  1,2848,  0,4339,  1,2177. Energi  bebas  ikatan  protein  ketiga senyawa  turunan  kalkon  berbasis  4- asetilpiridin terhadap bakteri Escherichia coli berturut-turut sebesar
-9,3812, -6,2827, -7,9546 dan memiliki  nilai rsmd_refine berturut- turut sebesar 1,1565, 1,0913, 1,8944.
Gambar 3 menunjukkan interaksi  antara  ligan  pada  ketiga senyawa  uji  turunan  kalkon  berbasis 4-asetilpiridin terhadap protein bakteri Bacillus subtilis. Senyawa uji tersubtituen metoksi hidroksi berinteraksi dengan protein enzim Ser A299 terjadi interaksi hidrogen
dimana  O  pada  gugus  metoksi  yang terdapat pada senyawa uji berinteraksi dengan  atom  H  pada  struktur  serin (gambar 3 (a)). Senyawa uji tersubtituen metoksi berinteraksi dengan  protein  enzim  Tyr  A149 terjadi  interaksi  hidrogen  dimana rangkap  dua  O  yang  terdapat  pada senyawa uji berinteraksi dengan atom H  pada  struktur  tirosin  dan  juga berinteraksi dengan protein enzim Arg A398  terjadi  interaksi arene-cation dimana  cincin  piridin  pada  senyawa uji berinteraksi dengan atom NH 2 pada struktur  arginin  (gambar  3  (b)). Senyawa  uji  tersubtituen  hidroksi tidak  mengalami  interaksi  terhadap protein enzim bakteri (gambar 3 (c)).
Gambar 4 menunjukkan
interaksi  antara  ligan  pada  ketiga senyawa  uji  turunan  kalkon  berbasis 4-asetilpiridin terhadap protein bakteri
Escherichia coli . Senyawa uji tersubtituen metoksi
hidroksi berinteraksi dengan protein enzim Lys 294  terjadi  interaksi arene-cation dimana cincin aromatik yang terdapat pada senyawa uji berinteraksi dengan atom  NH 2 pada  struktur  lisin  dan berinteraksi dengan protein enzim Arg 344  terjadi  interaksi arene-cation
dimana  cincin  piridin  yang  terdapat pada senyawa uji berinteraksi dengan atom  NH 2 pada  struktur  arginin (gambar 4 (a)). Senyawa uji tersubtituen metoksi tidak mengalami interaksi  terhadap  protein  enzim bakteri  (gambar  4  (b)).  Senyawa  uji tersubtituen hidroksi tidak mengalami interaksi  terhadap  protein  enzim bakteri (gambar 4 (c)).
Berdasarkan data nilai rsmd_refine dan  energi  bebas  ikatan protein  terhadap  bakteri Bacillus subtilis senyawa yang  memiliki aktivitas  bakteri  yang  baik  adalah senyawa  2  yang  tersubtituen  metoksi karena  memiliki  nilai rsmd_refine 0,4339 dan nilai bebas ikatan protein - 9,5315 serta dapat dilihat pada gambar 3  terdapat  berbagai  interaksi  yang terjadi  antara  senyawa  2  dengan protein enzim Tyr A149 dan Arg A398 yang  terdapat  pada  bakteri Bacillus subtilis .
Berdasarkan data nilai rsmd_refine dan  energi  bebas  ikatan protein  terhadap  bakteri Bacillus subtilis senyawa yang  memiliki aktivitas  bakteri  yang  baik  adalah senyawa  1  yang  tersubtituen  hidroksi metoksi karena memiliki nilai
rsmd_refine 1,1565  dan  nilai  bebas ikatan  protein  -9,3812  serta  dapat dilihat  pada  gambar  4  terdapat berbagai  interaksi  yang  terjadi  antara senyawa 1 dengan protein enzim Arg 174,  Arg  344  dan  Lys  294  yang terdapat pada bakteri Escherichia coli.
(a) (b) (c)
Gambar 3. Interaksi senyawa turunan kalkon a, b, dan c dengan Bacillus subillis
(a) (b) (c)
Gambar 4. Interaksi senyawa turunan Kalkon a, b, dan c dengan Escherichia coli

## KESIMPULAN
Senyawa turunan kalkon berbasis 4-asetilpiridin memiliki aktivitas  sebagai  antibakteri  karena menghasilkan  interaksi  hidrogen  dan arene-cation terhadap  protein  enzim bakteri Bacillus subtilis dan Escherichia  coli .  Interaksi  yang  baik
terhadap  bakteri Bacillus  subtilis adalah senyawa kalkon yang
tersubtituen  metoksi  karena  memiliki nilai rsmd_refine 0,4339    dan  energi bebas  protein  -9,5315  serta  memiliki interaksi  terhadap  protein  enzim  Tyr A149  dan  Arg  A398.  Interaksi  yang baik terhadap bakteri Escherichia coli
adalah senyawa kalkon yang
tersubtituen  hidroksi  metoksi  karena memiliki nilai rsmd_refine 1,1565 dan energi  bebas  protein  -9,3812  serta memiliki  interaksi  terhadap  protein enzim Arg 174, Arg 344, dan Lys 294.

## REFERENSI
Ahmad, M.R., Sastry, V.G., and Bano,
N., 2011. Synthesis and Cytotoxic, Antioxidant Activity  of  1,3-diphenyl-2- propene-1-one Derivatives. Int
J ChemTech Res . 3 . (3). 1462- 1469.
Leach,  Andrew  R.,  2001. Molecular Modelling:  Principles  and Applications . 2nd edition . Pearson Education Limited.
Patil, C. B., Mahajan, S. K., and Katti, S.A.,  2009.  Chalcone:  A
Versatile  Moleculer. Journal of  Pharmaceutical  Sciences and Research . 1 (3): 11-22.
Prasad,  Y.R.,  Kumar,  P.P.,  Kumar, P.R.,  &  Rao,  A,S.,  2008.
Synthesis  amd  Amtimicrobial
Activity of Some New Chalcones of 2-Acetilpyridine.
E-Journal  of  Chemistry . 5 : 144-148.
Puspaningtyas,  Ayik  Rosita.  2012.
Molekular Docking dengan Metode Molegro Virtual Docker Turunan Kalkon sebagai  Antimikroba .  Jurnal Stomatognatic (J.K.G Unej). 9 (1): 39-47.