## DETERMINATION OF POTENTIAL COMPOUNDS FROM
WATERMETON ( Citrullus lanatus ) AS A CANDIDATE FOR DYSLIPIDEMIA DRUGS
Muhammad Fauzi, Effan Cahyati Junaedi, Agus Rusdin
Departemen Analsisis Farmasi dan Kimia Medisinal, Fakultas Farmasi, Universitas Padjadjaran, Sumedang, Indonesia
Korespondensi: Muhammad Fauzi (fauzi7163@gmail.com)

## ARTICLE HISTORY
Received: 24 November 2018                    Revised:  10 Desember 2018           Accepted: 17 Januari 2019

## Abstract
Dyslipidemia is a disease caused by abnormalities in lipid metabolism. Simvastatin is the first line  in the treatment of dyslipidemia to date. Besides using synthetic drugs, natural  ingredients  can  also  be  utilized  in  dealing  with  high  cholesterol  as  an alternative  to  lowering  cholesterol  levels.  One  of  them  is  watermelon  (Citrullus lanatus)  which  contains  arginine,  betaine,  citrulline,  cucurbitacin,  lycopene,  and pectin. This study uses molecular docking methods that are used to filter compounds based on their mechanism of action on target proteins and predict their bioavailability properties.  The  purpose  of  this  study  is  to  look  for  potential  compounds  from watermelon fruit to become candidates  for dyslipidemia drugs. Molecular docking of simvastatin gives free energy of -9.05 kcal/mol with amino acids bound are LYS692, ALA751,  LYS735,  ARG590,  SER684,  LYS691,  ASN755.  Serine  (SER684)  is  a  key amino  acid  and  often  plays  an  important  role  in  enzyme  catalysts.  The  results  of testing  of  6  compounds  contained  in  watermelon  fruit,  there  are  two  potential compounds, namely citrulline and pectin. Citrulline compounds provide free energy  - 5.67  kcal/mol  with  amino  acids  bound  are  GLU559,  ARG590,  LYS735,  SER684, LYS692, ASP690. Pectin compounds provide free energy  -7.27 kcal/mol with amino acids  bound  are  ARG590,  SER684,  LYS692,  ASP690,  LYS691.  This  means  that these  compounds  can  inhibit  cholesterol  biosynthesis.  Determination  of  predictions of biovaibility shows that all compounds meet the Lipinski's rule of five parameters so that the two compounds are potential candidates for dyslipidemia drugs.
Key words: Watermelon Fruit, Dyslipidemia, Molecular Docking

## PENENTUAN SENYAWA POTENSIAL DARI BUAH SEMANGKA
( Citrullus Lanatus ) SEBAGAI KANDIDAT OBAT DISLIPIDEMIA

## Abstrak
Dislipedemia  merupakan  penyakit  yang  disebabkan  oleh  abnormalitas  pada metabolisme  lipid.  Sampai  saat  ini  simvastatin  masih  menjadi  lini  pertama  dalam pengobatan  dislipidemia.  Namun  selain  mengggunakan  obat  sintetis,  bahan  alam
Vol. 10 ; No. 1  ; Januari 2019 Halaman 42-50
juga  dapat  dimanfaatkan  dalam  mengatasi  kolesterol  tinggi  sebagai  alternatif menurunkan  kadar  kolesterol.  Salah  satunya  adalah  buah  semangka  ( Citrullus lanatus) yang  mengandung  senyawa  arginine,  betain,  sitrulin,  kukurbitasin,  likopen dan  pekin.  Penelitian  ini  dilakukan  dengan  menggunakan  metode  penambatan molekuler  ( molecular  docking )  yang  digunakan  untuk  menyeleksi  senyawa berdasarkan  interaksinya  dengan  protein  target  dan  prediksi  biovaibilitasnya.. Tujuan  penelitian  ini  adalah  mencari  potensi  senyawa  dari  buah  semangka  untuk dijadikan  kandidat  obat  dislipidemia. Molecular  docking terhadap  simvastatin sebagai obat pembanding memberikan energi bebas sebesar -9.05 kkal/mol dengan asam  amino  yang  terikat  adalah  LYS692,  ALA751,  LYS735,  ARG590,  SER684, LYS691,  ASN755.  Serin  (SER684)  merupakan  asam  amino  kunci  dan  sering memainkan  peran  penting  dalam  katalisator  enzim.  Hasil  pengujian  terhadap  6 senyawa  yang  terkandung  didalam  buah  semangka,  terdapat  dua  senyawa potensial yaitu sitrulin dan pektin.  Senyawa sitrulin memberikan energi bebas -5.67 kkal/mol  dengan  asam  amino  yang  terikat  adalah  GLU559,  ARG590,  LYS735, SER684,  LYS692,  ASP690.  Senyawa  pektin  memberikan  energi  bebas  -7.27 kkal/mol  dengan  asam  amino  yang  terikat  adalah  ARG590,  SER684,  LYS692, ASP690,  LYS691.  Artinya  senyawa  tersebut  mampu  menghambat  biosintesis kolesterol.  Penentuan  prediksi  sifat  biovaibilitas  menunjukkan  semua  senyawa memenuhi  parameter Lipinski ’s  rule  of  five sehingga  kedua  senyawa  tersebut berpotensi sebagai kandidat obat dislipidemia.
Kata kunci:
Buah Semangka, Dislipidemia, Molecular Docking

## Pendahuluan
Dislipedemia merupakan penyakit yang disebabkan oleh adanya abnormalitas pada metabolisme  lipid  atau  transportasi  lipid  plasma atau gangguan dalam  sintesis  dan degradasi  lipoprotein plasma. 1 Kondisi  ini  ditandai dengan peningkatan konsentrasi kolesterol total, kolesterol LDL ( Low-Density Lipoprotein ), atau trigliserida, dan/atau penurunan kolesterol HDL ( High-Density Lipoprotein ). 2
Menurut  data  RISKESDAS  (Riset  Kesehatan  Dasar  Nasional)  tahun  2013  35,9 persen  penduduk  Indonesia  dengan  usia  lebih  dari  15  tahun  memiliki  kadar kolesterol total di atas normal. Dimana nilai gabungan dari kolesterol total border line yaitu  200-239  mg/dl,  dengan  nilai  kolesterol  total  tinggi  yaitu  lebih  dari  240  mg/dl, berdasarkan National  Cholesterol  Education  Program-Adult  Treatment  Panel  III (NCEP ATP III). Selain  itu sebanyak 22,9 persen penduduk Indonesia dengan usia lebih  dari  15  tahun  memiliki  kadar  HDL dibawah  nilai  normal  pada,  sebanyak  lebih dari  15,9  persen  memiliki  kadar  LDL  tinggi  dan  sangat  tinggi,  dan  sebanyak  11,9 persen    kadar  tigliserida  tinggi  dan  sangat  tinggi. 3 Tingginya  kadar  kolesterol, merupakan salah satu faktor resiko utama terjadinya stroke  dan PJK selain karena hipertensi,  abnormalitas  glukosa  darah,  merokok,  dan  inaktifitas  fisik.  Selain  itu, hiperkolesterolemia juga dapat menyebabkan aterosklerosi. 4
Statin  merupakan  obat  utama  yang  direkomendasikan  oleh  ACC/AHA  ( American College of  Cardiology / American  Heart  Association )  2013  untuk  pencegahan  primer dan  sekunder  dari  penyakit  aterosklerosis  kardiovaskular. 5 Namun,  tidak  hanya dengan  menggunakan  pengobatan  medis,  terapi  untuk  mengatasi  kolesterol  tinggi juga  dapat  dilakukan  dengan  menggunakan  tanaman  obat.  Indonesia  dengan beragam  kekayaan  alamnya,  sejak  dahulu  hingga  kini  seringkali  memanfaatkan
Vol. 10 ; No. 1  ; Januari 2019 Halaman 42-50
tanaman  obat  sebagai  alternatif  mengobati  berbagai  penyakit,  termasuk  untuk menurunkan kadar kolesterol. Salah satunya adalah buah semangka.
Semangka ( Citrullus lanatus ) merupakan salah satu tanaman penghasil buah yang banyak  terdapat  di  Indonesia.  Buah  semangka  mengandung  berbagai  zat  yang sangat  berguna  bagi  kesehatan  tubuh  manusia.  Manfaat  dari  kandungan  buah semangka  antara  lain  melindungi  jantung,  memperlancar  pengeluaran  urine,  dan menjaga  kesehatan  kulit.  Buah  semangka  memiliki  kandungan  antioksidan  yang tinggi  sehingga  bermanfaat  untuk  mengurangi  kerusakan  sel  dalam  tubuh  karena dapat  menetralkan  radikal  bebas.  Buah  semangka  dapat  menurunkan  plasma kolesterol  total  dan  kolesterol  LDL  tanpa  mengubah  kadar  trigliserida,  kolesterol HDL, dan kolesterol VLDL pada orang dewasa yang mengalami obesitas atau yang memiliki dislipidemia, prehipertensi, dan kadar glukosa darah mendekati batas atas.
6,7
Penentuan  target  senyawa  secara molecular  docking ,  nantinya  akan  menentukan senyawa mana yang terkadandung didalam buah semangka yang memiliki aktivitas sebagai  penurun  kolesterol.  Sehingga  senyawa  yang  berpotensi  sebagai  penurun kolesterol akan menjadi kandidat obat dislipidemia dan dilanjutkan untuk pengujian tahap berikutnya.

## Hasil dan Pembahasan
Metode in silico merupakan salah satu metode dalam penemuan obat baru. Metode ini  memerlukan  protocol  yang  telah  tervalidasi  .  Validasi  proses docking dilakukan dengan redocking menggunakan autodock 4.2. Validasi dilakukan terhadap sisi aktif ligan co-crystal yaitu  simvastatin  pada  hasil  kristalografi. 8 Hasil redocking menunjukkan nilai RMSD sebesar 1.755 Å, yang menunjukkan bahwa posisi atom- atom pada ligan dari hasil redocking tidak berbeda terlalu jauh dengan posisi pada ligan  hasil  kristalografi.  Hasil  tersebut  menujukkan  bahwa  reseptor  1HW9  dapat digunakan untuk proses docking .
Gambar 1. Overlay posisi ligan  hasil  redocking simvastatin dengan  hasil kristalografi  (Hijau =  hasil kristalografi dan Biru = hasil redocking )
Parameter lain yang diamati dalam proses validasi adalah energi bebas, konstanta inhibisi  dan  asam  amino  yang  berinteraksi  dan  membentuk  ikatan.  Ikatan  yang terbentuk antara enzim HMG-CoA reduktase dan simvastatin ditampilkan pada tabel 1  yang  menunjukkan  terdapat  6  residu  asam  amino  yang  berinteraksi  dengan membentuk ikatan hidrofobik dan 7 residu asam amino merupakan ikatan hidrogen.
Vol. 10 ; No. 1  ; Januari 2019 Halaman 42-50
Tabel 1. Hasil validasi simvastatin dengan enzim HMG-CoA reduktase Nama Senyawa Interaksi Dengan Asam Amino RMSD (Å) Ki (nM) (ΔG) (kkal/mol) Ikatan Hidrogen Van Der Waals (Hidrofobik) Simvastatin LYS692, ALA751, LYS735, ARG590, SER684, LYS691, ASN755 ASN658, SER565, GLY560, ASP690, ASN686, LEU857 1.755 233.98 -9.05
Seluruh  ligan  uji  sebagai  ligan  pembanding  disketsa  dan  dioptimasi  geometri  dengan menggukanan  pendekatan ab  intio dengan  tingkat  kepercayaan  yang  relatif  tinggi untuk pengerjaan secara in silico. 9
Simvastatin Arginin Betain
Vol. 10 ; No. 1  ; Januari 2019 Halaman 42-50
Sitrulin kukurbitasin Likopen Pektin Gambar 2 . Struktur tiga dimensi kandungan senyawa pada buah semangka ( Citrullus lanatus)
Molecular  docking dilakukan  terhadap  seluruh  ligan  yang  telah  dioptimasi menggunakan  Autodock  4.2  pada  sisi  aktif  yang  sama  dengan  yang  digunakan  pada proses redocking simvastatin.  Hasil docking dari  seluruh  ligan  uji  terhadap  enzim HMG-CoA reduktase ditampilkan pada tabel 2.
Tabel 2 . Hasil penambatan ligan uji terhadap enzim HMG-CoA reduktase
Nama Senyawa Interaksi Dengan Asam Amino Ki (nM) (ΔG) (kkal/mol) Ikatan Hidrogen Van Der Waals (Hidrofobik) Arginin LYS735, SER684, ARG590, HIS752, ASN755, GLU559, ASP690, ALA751 ASN686, LYS692, LEU853, CYS561, GLY560, SER565, LEU562, LYS691 95.07 -5.49 Betain SER686 LEU853, ASN755, HIS752, ALA751, ASN686 618.37 -4.38 Sitrulin GLU559,
ARG590, LYS735, SER684, LYS692, ASP690 ASN755, LYS691, HIS752, LEU853, ALA751, ASN686, MET657 70.23 -5.67 Kukurbitasin  GLU556, SER661, ARG590, ASN658 ASN755, LYS691, MET657 2.35 -3.59 Likopen Not ALA682, - +1.76
Vol. 10 ; No. 1  ; Januari 2019 Halaman 42-50
Bonding LEU681, GLY860 Pektin ARG590, SER684, LYS692, ASP690, LYS691 LEU857, LYS735, LEU853, ALA751, ASN686, HIS752, ASN755, MET657 4.66 -7.27
Terdapat  ikatan  hidrogen  antara  enzim  HMG-CoA  reduktase  dengan  ligan-ligan  pada asam  amino  yang  berperan  dalam  memberikan  aktivitas  (Gambar  4,  5,  dan  6). Senyawa  pektin  dan  sitrulin  berikatan  dengan  gugus  asam  amino  yang  sama  yang berinteraksi  dengan  simvastatin  (Gambar  4,  5  dan  6).  Serin  (SER684)  merupakan asam  amino  penyusun  enzim  dan  sering  memainkan  peran  penting  dalam  fungsi katalisator enzim. 10
HMG-CoA  reduktase  merupakan  perantara  biosintesis  sterol.  Secara  umum simvastatin  bekerja  dengan  memperlambat  produksi  kolesterol  dan  meningkatkan kemampuan  hati  untuk  mengeluarkan  kolesterol  dari  dalam  darah.  Simvastatin merupakan  analog  struktural  dari  HMG-CoA  yang  bekerja  menghambat  HMG-CoA reduktase  secara  kompetitif  dengan  membentuk  sejenis  asam  mevalonat  cincin terbuka.  Keadaaan  ini  menyebabkan  terhambatnya  sintesis  kolesterol,  sehingga meningkatkan ekspresi reseptor LDL dan menurunkan degradasi reseptor LDL. 11 Hasil pengujian menunjukkan kedua ligan yaitu pektin dan sitrulin berpotensi sebagai bahan kandidat obat penurun kadar kolesterol darah.
Gambar  4. Visualisasi  hasil docking simvastatin  2D    (a)  simvastatin  3D  (b)  terhadap enzim HMG-CoA reduktase
Vol. 10 ; No. 1  ; Januari 2019 Halaman 42-50
Gambar 5. Visualisasi hasil docking senyawa pektin 2D  (a) dan pektin 3D (b) terhadap enzim HMG-CoA reduktase
Gambar 6. Visualisasi hasil docking senyawa sitrulin 2D  (a) dan sitrulin 3D (b) terhadap enzim HMG-CoA reduktase
Tabel 3 . Hasil Penapisan Senyawa Berdasarkan aturan Lipinski’s Rule Of Five. NO Senyawa Berat Molekul Log P Hidrogen Donor Hidrogen Akseptor 1. Simvastatin 439.613 4.67 2 4 2. Arginin 174.11 -1.71 4 2 3. Betain 117.08 -2.26 0 2 4. Sitrulin 175.10 -1.97 3 3 5. Kukurbitasin 130.07 -1.70 2 2 6. Likopen 563.095  11.11 0 0 7. Pektin 193.131  -2.42 4 7
Terdapat  empat  parameter  yang  secara  global  dihubungkan  dengan    kelarutan  dan permeabilitas,  yaitu  berat  molekul,  Log  ,  jumlah  donor  ikatan  hidrogen  dan  jumlah akseptor  ikatan  hidrogen. Lipinski  rule  of  five menyatakan  bahwa  absorbsi  dan permeasi yang kurang baik ketika suatu senyawa memiliki lebih dari lima donor ikatan hydrogen (ditunjukkan dengan jumlah OH dan NH), berat molekul lebih dari 500, logP lebih  dari  5  (atau  MlogP  lebih  dari  4.15),  terdapat  lebih  10  akseptor  ikatan  hydrogen
Vol. 10 ; No. 1  ; Januari 2019 Halaman 42-50
(ditunjukkan  oleh  jumlah  N  dan  O).  Kelas  senyawa  yang  merupakan  substrat  untuk transporter biologis merupakan pengecualian untuk aturan tersebut.1 2
Dari  6  senyawa  hasil  virtual  screening  pada  buah  semangka  dari  hasil  penambatan molekul maka diambil prediksi yang berpotensi sebagai kandidat obat adalah senyawa pektin  dan  sitrulin,  hasil  pengujian    parameter  bioavaibilitas  senyawa  tersebut memenuhi  aturan  Lipinski.  Sehingga  dapat  diprediksikan  senyawa  tersebut  dapat diberikan secara oral. Hasil dapat dilihat pada tabel 3.

## Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  penambatan  dapat  disimpulkan  bahwa  senyawa  yang  terkandung didalam buah semangka ( Citrullus lanatus ) secara in silico mampu berinteraksi dengan enzim  HMG-CoA  reduktase.  Senyawa  yang  berpotensi  untuk  menjadi  kandidat  obat dislipidemia adalah pektin dan sitrulin, dimana kedua senyawa tersebut mengikat asam amino  kunci  yang  sama  seperti  obat  pembanding,  simvastatin,  yaitu  serin  (SER684). Hasil  prediksi Lipinski  rule  of  five menunjukkan  kedua  senyawa  tersebut  memenuhi aturan.  Namun  kedua  senyawa  tersebut  perlu  dilakukan  modifikasi  lebih  lanjut  untuk mendapatkan kandidat obat yang lebih baik dari simvastatin.

## Daftar Pustaka
1. Jang,  E.,  Choi,  M.,  Ju,  U.,  Kim,  M.,  Kim,  H.,  Jeon,  S.,  …  Lee,  M.  (2008). Beneficial effects of curcumin on hyperlipidemia and insulin resistance in high-
fat – fed hamsters . 57 , 1576 –1583.
https://doi.org/10.1016/j.metabol.2008.06.014
2. Dewinta  Hayudanti1,  Inggita  Kusumastuty1,  Kanthi  Permaningtyas  Tritisari1. Pengaruh Pemberian Jus Jambu Biji Merah ( Psidium guajava ) dan Jeruk Siam ( Citrus  nobilis )  terhadap  Kadar High  Density  Lipoprotein (HDL)  pada  Pasien Dislipidemia (2016). Indonesian Journal of Human Nutrition . 3 (1), 41 –48.
3. Isnawati,  A.,  &  Adelina,  R.  (2015).Dislipidemia,  O.,  Docking,  M.,  Gallate,  C., Gallate, E.,. Studi Docking Molekuler Catechin Gallate , Epicatechin Gallate , Gallocatechin Gallate , dan Epigallocatechin Gallate . 5 (1), 25 –32.
4. Richardson,  P.  E.,  Manchekar,  M.,  Dashti,  N.,  Jones,  M.  K.,  Beigneux,  A., Young,  S.  G.,  …  Segrest,  J.  P.  (2005). Assembly  of  Lipoprotein  Particles Containing  Apolipoprotein- B :  Structural  Model  for  the  Nascent  Lipoprotein Particle . 88 (April). https://doi.org/10.1529/biophysj.104.046235
5. Stone, N. J., Robinson, J. G., Lichtenstein, A. H., Merz, C. N. B., Blum, C. B., Eckel, R. H., … Shen, W. (2014). ACC / AHA Prevention Guideline 2013 ACC /  AHA  Guideline  on  the  Treatment  of  Blood  Cholesterol  to  Reduce Atherosclerotic  Cardiovascular  Risk  in  Adults  A  Report  of  the  American College  of  Cardiology  /  American  Heart  Association  Task  Force  on  Practice Guidelines . 1 –45. https://doi.org/10.1161/01.cir.0000437738.63853.7a
6. Massa, N. M. L., Silva, A. S., Oliveira, C. V. C. De, Costa, M. J. C., Persuhn, D.  C.,  Barbosa,  C.  V.  S.,  …  Oliveira,  C.  V.  C.  De.  (2016). Journal  of  the American  College  of  Nutrition  Supplementation  with  Watermelon  Extract
Vol. 10 ; No. 1  ; Januari 2019 Halaman 42-50
Reduces  Total  Cholesterol  and  LDL  Cholesterol  in  Adults  with  Dyslipidemia under  the  Influence  of  the  MTHFR  C677T  Polymorphism  Supplementation with  Watermelon  Extract  Reduces  Total  Cholesterol  and  LDL  Cholesterol  in Adults  with  Dyslipidemia  under  the  Influence  of  the  MTHFR  C677T Polymorphism . 5724 (March). https://doi.org/10.1080/07315724.2015.1065522
7. Mariani,  S.,  Rahman,  N.,  &  Pembahasan,  H.  (2018). Uji  aktivitas  antioksidan ekstrak buah semangka . 7 (May), 96 –101.
8. Bissantz,  C.,  Folkers,  G.,  &  Rognan,  D.  (2000). Protein-Based  Virtual Screening  of  Chemical  Databases  .  1  .  Evaluation  of  Different  Docking  / Scoring Combinations . 4759 –4767.
9. Cosconati, S., Forli, S., Perryman, A. L., Harris, R., Goodsell, D. S., & Olson, A. J. (2010). Virtual screening with AutoDock : theory and practice . 597 –607. 10.  Keeling,  M.  J.,  Census,  H.,  As- ,  N.,  Agency,  S.,  Grenfell,  B.,  Keeling,  M.,  … Riley,  S.  (2001). Structural  Mechanism  for  Statin  Inhibition  of  HMG-CoA Reductase . 292 (May), 1160 –1165
11.  Made  Ryan  Kharmayani.,  Haris  Lutfi.,  Danu  Soesilowati.(2013).  Pengaruh Simvastatin  Terhadap  Kadar  Proliferasi  Limfosit  Mencit  Balb/C  Yang Diinduced Sepsis Dengan LP . Jurnal Anestesiologi Indonesia . V , 193 –202. 12.  Ã, C. A. L. (2004). Lead profiling Lead- and drug- like compounds : the rule-of- five revolution . 337 –341. https://doi.org/10.1016/j.ddtec.2004.11.007