## ALKIMIA : Jurnal Ilmu Kimia dan Terapan

## ARTICLES

## View Article Online
View  Journal | View Issue
Pemodelan Farmakofor, Skrining Virtual dan Docking Kandidat Inhibitor Baru Protein Reseptor Tirosin Kinase VEGFR2
OPEN ACCESS
Fredy Z. Saudale a*
Abstract. VEGFR2 (Vascular Endothelial Growth Factor Receptor 2) plays a key role on tumor angiogenesis. Inhibition of VEGFR2 mediated - biological signaling  pathways  by  chemical  compounds  has  been  considered  as  an effective therapeutic option for cancer treatment. This study aims to iden- tify  new  candidates of  VEGFR2  inhibitor  compounds  using  the  method of computational molecular modeling (in silico) namely pharmacophore anal- ysis, virtual screening and docking. From the results it is identified that N - - chloro - 9,10 - dioxoanthracen - 2 - yl) - 2,6 - difluorobenzamide  shows  a  higher affinity  ( - 9.8  kcal/mol)  to  the  VEGFR2  receptor  protein  compared  to  urea derivative  inhibitor  used  as  positive  control  ( - 9.0  kcal/mol).  Interactions between N - (1 - chloro - 9,10 - dioxoanthracen - 2 - yl) - 2,6 - difluorobenzamide with VEGFR2 are stabilized through a hydrogen bond with Cys917 at a dis- tance  of  2  Å,  hydrophobic  interactions with  Glu883, Glu915,  and π - sigma interactions  with  Val914  and  Leu838.  Toxicity  prediction  by  the  Ames method shows that N - (1 - chloro - 9,10 - dioxoanthracen - 2 - yl) - 2,6 - difluorobenzamide is not mutagenic but may induce damages to the liver. Further validation and optimization of structure and activity of N - (1 - chloro - 9,10 - dioxoanthracen - 2 - yl) - 2,6 - difluorobenzamide  are  needed  not  only  to verify its inhibiting potential and but also to optimize its safety and selec- tivity for cancer drug development.
Keywords : benzamide, cancer, docking, inhibitor,VEGRF2
a Department  of  Chemistry,  Faculty  of  Science  and  Engineering,  Nusa  Cendana  University, Kupang 85001, Indonesia .
Correspondence and requests for materials should be addressed to Saudale, F. Z. (email : fredy_saudale@staf.undana.ac.id )
Received: 03 February 2020
Accepted: 12 July 2020
Published: 13 July 2020

## ARTICLES

## ALKIMIA

## Pendahuluan
VEGRF2  adalah  protein  reseptor  yang  berperan- an  penting  dalam  pembentukan  dan  pertum- buhan  sel  endotel  pembuluh  darah  [1].  Aktivasi jalur  persinyalan  biologis  VEGFR2  melalui  in- teraksi dengan faktor pertumbuhan endotel vas- kular VEGF - A adalah tahapan penting dalam jalur sinyal transduksi yang menginisiasi proses angio- genesis  dimana  pembuluh  darah  baru  terbentuk dari  pembuluh  darah  yang  telah  ada  [2].  Jika proses  angiogenesis  ini  berjalan  tidak  terkontrol maka  dapat  menyebabkan  pertumbuhan  tumor [3].  Aktvitas  yang  berlebihan  dari  jalur  persinya- lan  biologis  VEGFR2/VEGF - A  telah  dilaporkan berkorelasi  dengan  resiko  tinggi  perkembangan penyakit kanker  [4].  Inhibisi  proses  angiogenesis tumor  melalui  penghambatan  jalur  persinyalan VEGFR2/VEGF - A  oleh  senyawaan  kimia  telah digunakan  sebagai  pendekatan  potensial  dalam terapi  anti  kanker  seperti  karsinoma  sel  ginjal, paru, usus besar dan hati [5] – [8].
Beberapa  senyawa  inhibitor  VEGFR - 2 yang telah disetujui oleh FDA (Badan Pengawasan  Obat  di  Amerika  Serikat)  sebagai anti  terapi  kanker  ginjal  adalah  axitinib,  caboza- tinib,  lenvatinib,  sorafenib,  suntinib  dan  pazo- panib  [9].  Kebanyakan  obat - obatan  tersebut merupakan  inhibitor  kompetitif  dari  ATP  yang meningkatkan  kemampuan  penghambatannya melalui  interaksi  yang  dibentuk  dengan  residu asam  amino  di  kantong  pengikatan  ATP  pada struktur protein reseptor VEGFR2 [10]. Meskipun terapi antiangiogenik dengan obat - obatan  terse- but telah secara signifikan meningkatkan kualitas hidup  pasien  dengan  berbagai  tumor  dan  be- berapa  pengujian  klinis  menunjukkan  hasil  yang menjanjikan,  namun  kemanjurannya  masih  ku- rang dan efek samping yang dihasilkan juga mul- tidimensi  [11].  Hal  ini  secara  sebagian  disebab- kan  oleh  karena  konservasi  struktural  kantong pengikat ATP pada keluarga besar protein kinase [12].  Obat - obatan  tersebut  telah  dilaporkan menunjukkan  afinitas  yang  juga  tinggi  terhadap anggota  keluarga  protein  reseptor  tirosin  kinase yang  lain  seperti  EGFR,  FGFR,  PDGFR,  RAF,  c - MET, RET,  dan target  lainnya [13][14]. Spektrum aktivitas  yang  luas  dan  beragam  ini  menyebab- kan banyaknya efek samping  dihasilkan. Suntinib misalkan  memiliki  banyak  efek  samping  yang terkait  dengan  terapi  seperti  kelelahan,  diare, mual,  anoreksia,  hipertensi,  perubahan  warna kulit  menjadi  kuning,  reaksi  kulit  kaki  serta  tan-
gan, dan stomatitis [15][16].
Berdasarkan  latar  belakang  situasi  yang  te- lah  dijelaskan  diatas  maka  ada  kebutuhan mendesak  untuk  mengembangkan  senyawa  inhibi- tor  baru  VEGFR2  yang  tidak  hanya  dapat  mem- berikan efek farmakologis yang selektif namun juga memiliki toksisitas yang lebih rendah dan kemanjur- an yang lebih baik. Oleh sebab itu penelitian ini dil- akukan dengan tujuan untuk mengidentifikasi kandi- dat  inhibitor  baru  dari  VEGFR2  menggunakan  pen- dekatan  komputasional  (in  silico)  yakni  analisis pemodelan farmakofor, skrining virtual dan docking. Keterbaruan  riset  ini  tertuju  pada  identifikasi turunan  senyawa  kimia  baru  sebagai  inhibitor VEFGR2  untuk  dapat  divalidasi  dan  dikembangkan dalam  upaya  desain  dan  pengembangan  obat kanker.

## Metode Penelitian
Alat  dan  Bahan. Penelitian  komputasional  ini    dil- akukan  menggunakan  perangkat  keras  (hardware) laptop  HP  Pavilion  x360  Convertible  Signature  Edi- tion  sistem  operasi  64 - bit  dengan  spesifikasi prosesor Intel(R) Core(TM) i5 - 6200U CPU @2.30GHz 2.40GHz,  RAM  8  GB,  harddisk  930  GB.  Perangkat lunak  (software)  yang  digunakan  adalah  PyRx - Python Prescription 0.8 (The Scripps Research Insti- tute,  San  Diego),  UCSF  Chimera  versi  1.13.1 (University of California, San Francisco), OpenBabel GUI  (Unversity  of  Pittsburgh,  Philadelphia),  Discov- ery  Studio  Visualizer  versi  17.2.0  (Accelerys  Soft- ware Inc, San Diego) dan PyMOL Molecular Graphics System versi 2.2.3. (The Schrodinger LLC, New York).
Prosedur. Sebanyak dua belas struktur 3D kompleks protein  VEGFR2  dengan  inhibitor  dari  manusia (homo  sapiens)  yang  telah  didapatkan  melalui  ek- sperimen  kristalografi  sinar  X  dengan  resolusi  yang dipilih  yaitu  1,5 - 1,9  Å  diunduh  dari  Protein  Data Bank  (PDB)  dengan  kode  masing - masing  3WZD, 3WZE, 3VO3, 4ASE, 3VNT, 4AG8, 3VHE, 2XIR, 3EWH, 3BE2,  2P2H  dan  1YWN  dalam  format  file  PDB  [17] (Tabel 1).  Sementara itu ketujuh inhibitor yang ber- interaksi  dengan  protein  VEGFR2  tersebut  dengan kode  masing - masing  berurutan  LEV,  BAX,  0KF.  AXI, AV9,  0JA,  42Q,  00J,  K11,  RAJ,  994  dan  LIF  juga diunduh  dalam  format  file  SDF  yang  kemudian dikonversi ke dalam format file MOL2 dengan Open Babel GUI [18].
Keduabelas  inhibitor  tersebut  kemudian

## ARTICLES

## ALKIMIA
Tabel 1 . Struktur kompleks VEFGR dan inhibitor hasil eksperimen kristalografi sinar X  dari database PDB
No Kode PDB Kode Inhibitor Nama Inhibitor Resolusi Kristal Afinitas Referensi 1. 1YWN LIF N - (4 - {4 - amino - 6 - [4 - (methyloxy) phenyl] furo[2,3 - d] py-
rimidin - 5 - yl} phenyl) - N' - [2 - fluoro - 5 - (trifluoromethyl) phenyl]urea 1.71 Å 3,02 - 15,5 nM (IC50) [22] 2. 2P2H 994 4 - (2 - anilinopyridin - 3 - yl) - N - (3,4,5 - trimethoxyphenyl) - 1,3,5 - triazin - 2 - amine 1.95 Å 68 nM (IC50) [23] 3. 3BE2 RAJ N - {3 - [3 - (dimethylamino)propyl] - 5 - (trifluoromethyl)
phenyl} - 4 - methyl - 3 - [(3 - pyrimidin - 4 - ylpyridin - 2 - yl)amino] benzamide 1.75 Å 2nM (IC50) [24] 4. 3EWH K11 N - [4 - ({3 - [2 - (methylamino)pyrimidin - 4 - yl]pyridin - 2 - yl} oxy)naphthalen - 1 - yl] - 6 - (trifluoromethyl) - 1H - benzimidazol - 2 - amine 1.6 Å 69 - 70 nM (IC50) [25] 5. 2XIR 00J N,2 - dimethyl - 6 - {[7 - (2 - morpholin - 4 - ylethoxy)quinolin - 4 - yl]oxy} - 1 - benzofuran - 3 - carboxamide 1.5 Å - - 6. 3VHE 42Q 1 - {2 - fluoro - 4 - [(5 - methyl - 5H - pyrrolo[3,2 - d]pyrimidin - 4 - yl)
oxy]phenyl} - 3 - [3 - (trifluoromethyl)phenyl]urea 1.55 Å 6,2 nM (IC50) [26] 7. 3VNT 0JA 2 - chloro - 3 - (1 - cyanocyclopropyl) - N - [5 - ({2 - [(cyclopropylcarbonyl)amino][1,3]thiazolo[5,4 - b]pyridin - 5 - yl}oxy) - 2 - fluorophenyl]benzamide 1.64 Å 2,2 nM [27] 8. 4ASE AV9 1 - {2 - chloro - 4 - [(6,7 - dimethoxyquinolin - 4 - yl)oxy]phenyl} - 3
- [(3E) - 5 - methylisoxazol - 3(2H) - ylidene]urea (TIVOZANIB®) 1.83 Å 0,01 nM (Ki) [28] 9. 3VO3 0KF N - [3 - ({2 - [(cyclopropylcarbonyl)amino]imidazo[1,2 - b] pyridazin - 6 - yl}oxy)phenyl] - 1,3 - dimethyl - 1H - pyrazole - 5 - carboxamide 1.52 Å 1,4 nM (IC50) [29] 10 3WZE BAX 4 - {4 - [({[4 - chloro - 3 - (trifluoromethyl)phenyl]amino} carbonyl)amino]phenoxy} - N - methylpyridine - 2 - carboxamide (SORAFENIB®) 1.9 Å 33 nM (Kd) [30] 11 3WZD LEV 4 - {3 - chloro - 4 - [(cyclopropylcarbamoyl)amino]phenoxy} - 7 - methoxyquinoline - 6 - carboxamide (LENVATINIB®) 1.57 Å 4 nM (IC50) [30] 12 4AG8 AXI N - methyl - 2 - (3 - ((E) - 2 - pyridin - 2 - yl - vinyl) - 1H - indazol - 6 -
ylsulfanyl) - benzamide (AXITINIB®) 1.95 Å 1,1 nM (Ki) [28]

## ARTICLES

## ALKIMIA
Jurnal Ilmu Kimia dan Terapan
dianalisis fitur - fitur farmakofornya menggunakan Pharmagist  [19].  Model  farmakofor  yang  telah dibangun  kemudian  digunakan  sebagai  input (query)  untuk  melakukan  skrining  virtual  senya- wa - senyawa  kandidat  inhibitor  baru  dengan karakteristik  fisikokimia  yang  dipilih  mengikuti aturan “ Lima ” Lipinski (Berat Molekul ≤ 500 Dal- ton,  donor  ikatan  hidrogen ≤  5, akseptor  ikatan hidrogen ≤ 10, logP ≤ 5, ikatan yang berotasi ≤ 10 dan  Polar  Surface  Area ≤  140 Ǻ2)  menggunakan webserver Pharmit terhadap database ZINC Pur- chasable  [20].  Sebanyak  10  senyawa  top  kandi- dat  inhibitor  yang  telah  didapatkan  kemudian dipreparasi  sebelum  dilakukan  tahapan  docking. Preparasi  inhibitor  dilakukan  dengan  menam- bahkan  atom  H,  muatan  dan  melakukan  mini- misasi energi struktur dengan parameter default menggunakan  program  AMBER  dari  software UCSF  Chimera  versi  1.13.1.  Hal  yang  sama  juga dilakukan  untuk  preparasi  protein  dengan  juga menghilangkan  molekul  air  serta  ion - ion  pada struktur  yang  didapat  dari  PDB.  Protein  VEGFR2 (kode  PDB:  1YWN)  digunakan  untuk  menambat- kan  senyawa  kandidat  inhibitor  dalam  proses docking  dengan  inhibitor  N - (4 - {4 - amino - 6 - [4 - (metiloksi)fenil]furo[2,3 - d]pirimidin - 5 - yl}fenil) - N' - [2 - fluoro - 5 - (trifluorometil)fenil]urea  (Kode  ligan: LIF) digunakan sebagai kontrol positif.
Docking  dilakukan  menggunakan  soft- ware  PyRx - Python  Prescription  0.8.    Besarnya energi  afinitas  (kkal/mol),  pose  atau  konformasi yang  terbentuk  kemudian  dianalisis.  Interaksi hidrogen  juga  hidrofobik  yang  terbentuk  antara protein VEGFR2 dengan inhibitor dianalisis secara 2D menggunakan software Discovery Studio Visu- alizer  versi  17.2.0  dan  secara  3D  menggunakan PyMOL  Molecular  Graphics  System  versi  2.2.3. Parameter  docking  diatur  sebagai  berikut;  ex- haustiveness di set pada level 8, pusat area pen- carian  X:  5,2525,  Y:  38,6889,  Z:  23,5814  dan  di- mensi  grid  dalam  satuan  Angstrom  adalah  X: 59,6304, Y: 47,8533, Z: 62,2249 yang memastikan daerah  kantong  pengikatan  dari  protein  VEFGR2 tercakup.
Top  senyawa  kandidat  inhibitor  kemudi- an  dianalisis  sifat  farmakokinetikanya  untuk memprediksi  karakteristik  absorbsi,  distribusi, metabolisme, ekskresi dan toksisitasnya (ADMET) menggunakan webserver pKCSM [21].

## Hasil dan Pembahasan
Untuk  membantu  dalam  mengidentifikasi  senyawa kandidat  inhibitor  baru  VEGFR2  pertama - tama dipilih  sebanyak  dua  belas  struktur  inhibitor  dan obat  yang  telah  diketahui  menunjukkan  interaksi dan  aktivitas  terhadap  VEGFR2  sebagai  starting compounds dari database PDB (Tabel 1). Keduabelas inhibitor/obat  tersebut  telah  dielusidasi  secara  ek- sperimen  dalam  kompleks  dengan  struktur  kristal VEGFR2  dalam  rentang  resolusi  yang  sangat  baik yakni 1,5 – 1,9 Å dan dilengkapi dengan data afinitas dalam bentuk nilai IC50, Ki maupun Kd. Dari kedua- belas  senyawa  inhibitor  terdapat  empat  obat komersial  yang  saat  ini  digunakan  dalam  pen- gobatan  kanker  ginjal  yakni  TIVOZANIB®,  SORAF- ENIB®,  LENVATINIB®,  AXITINIB®  yang  menunjukkan konsentrasi  aktivitas  inhibisi  yang  rekatif  besar  ter- hadap VEGFR2 masing - masing  0,01 nM (Ki), 33 nM (Kd), 4 nM (IC50) dan 1,1 nM (Ki). Untuk mengetahui fitur - fitur  struktural  sterik  dan  elektronik  apa  yang sama - sama dimiliki oleh keduabelas senyawa inhibi- tor/obat  tersebut  yang  kemungkinan  berperanan penting  dalam  menstabilkan  interaksinya  secara optimal dengan protein target VEGFR2 dan juga ak- tivitas  inhibisinya  maka  dilakukan  analisis  fitur - fitur atau  pemodelan  farmakofor  [31].  Terdapat  enam fitur - fitur  farmakofor  yang  penting  yaitu  donor ikatan  hidrogen,  akseptor  ikatan  hidrogen,  cincin aromatik,  hidrofobik,  area  bermuatan  negatif  dan positif [32][33].
Hasil analisis pemodelan farmakofor menunjukkan  bahwa  keduabelas  senyawa  inhibitor dan  obat  VEFGR2  mempunyai  tiga  kesamaan  fitur sterik dan elektronik yakni 1 donor ikatan hidrogen, 1  akseptor  ikatan  hidrogen  dan  2  cincin  aromatik (Gambar  1A  dam  1B).  Analisis  lebih  lanjut  dari  in- teraksi  2D  yang  terbentuk  menggunakan  inhibitor BAX  yang mewakili keduabelas senyawa menunjuk- kan  bahwa  atom O  dari  gugus  karbonil  yang  meru- pakan  akseptor  ikatan  hidrogen  diperlukan  untuk beinteraksi  dengan  residu  Asp1046,  gugus  NH  se- bagai  donor  ikatan  hidrogen  diperlukan  untuk  ber- interaksi dengan residu Glu885 dan satu cincin aro- matik nampak diperlukan untuk menstabilkan afini- tas  melalui  interaksi  hidrofobik  yang  terbentuk dengan  residu  Cys1045  maupun  interaksi π - π dengan  Phe1047  (Gambar  1C).  Sementara  itu  satu cincin  aromatik  yang  lain  yakni  piridin  nampak  di- perlukan  untuk  berinteraksi  secara  hidrofobik dengan  Val848,  Val916,  Leu1035  dan  Ala  866 (Gambar  1C).  Menariknya  atom  N  dari  cincin  aro- matik  piridin  juga  terlihat  diperlukan  untuk  mem-

## ARTICLES

## ALKIMIA
bentuk  ikatan  hidrogen  dengan  residu  Cys919 yang  mungkin  dapat  meningkatkan  afinitas  dari senyawa  inhibitor  dan  juga  inhibisinya  (Gambar 1C).
Hasil skrining virtual menggunakan mod- el farmakofor dari keduabelas inhibitor dan obat VEFGR2  didapatkan  50  senyawa  kandidat  yang setelah  dilakukan  redocking  memberikan  satu senyawa top kandidat ZINC000004965720 atau N - (1 - chloro - 9,10 - dioxoanthracen - 2 - yl) - 2,6 - difluorobenzamide yang  menunjukkan  afinitas lebih  tinggi  dari  kontrol  positif  inhibitor  LIF  ( - 9,8 vs - 9,0  kkal/mol)  (Tabel  2).  Analisis  interaksi dengan  residu  asam  amino  VEGFR2  di  kantong pengikatan menunjukkan terdapat pembentukan ikatan  hidrogen  dengan  Cys917  (Gambar  2A). Sementara  itu  interaksi  hidrofobik  ditunjukan melalui  interaksi  dengan  residu  Glu883,  Glu383, Leu887,  Cys1043,  Lys918,  Gly920,  Phe916  dan
Glu915)  (Gambar  2A).  Interaksi  antara  cincin  aro- matik dan gugus alkil dari rantai samping ditunjukan melalui  interaksi  dengan  residu  Val914,  Val846  dan Ala864  (Gambar  2A).  Didapatkan  juga  senyawa turunan pirimidin ZINC000008686115 atau N - [5 - (2,4 - dichlorophenoxy - 4 - hydroxy - 6 - methylpyrimidin - 2 - yl] acetamide dengan afinitas yang jauh lebih rendah ( - 7,0  kkal/mol)  namun  menunjukan  ikatan  hidrogen degan  Asp1044  dan  Glu883  dan  tidak  terdapat  in- teraksi  ikatan  hidrogen  dengan  Cys917  maupun  in- teraksi hidrofobik gengan Glu883 yang kemungkinan (Tabel  2).  Perbedaan  ini  memunculkan  hipotesis pentingnya  ikatan  hidrogen  yang  terbentuk  dengan residu  Cys917  dan  hidrofobik  yang  menstabilkan interaksi cincin aromatik dengan residu Glu883 bagi kandidat  turunan  benzamida,  dan  ikatan  hidrogen dengan Asp1044 dan Glu883 bagi kandidat turunan pirimidin.
Hal  tersebut  diperkuat  melalui  analisis  in-
Gambar  1. Fitur - fitur farmakofor dari ke - 12 inhibitor VEGFR2. Fitur farmakofor yang sama ditandai dengan bulatan kuning yang menunjukan fitur akseptor ikatan hidrogen, putih adalah donor ikatan hidrogen dan ungu menunjukkan fitur  aromatik.  (A)  tanpa  adanya  inhibitor  dan  (B)  dengan  adanya  inhibitor  senyawa 4 - {4 - [({[4 - chloro - 3 - (trifluoromethyl)phenyl]amino}carbonyl)amino]phenoxy} - N - methylpyridine - 2 - carboxamide (Kode  ligan:  BAX  atau SORAFENIB®) yang merepresentasikan ke - 12 inhibitor. (C) Gambaran nteraksi 2D inhibitor inhibitor BAX dengan VEG- FR2  (Kode  PDB:  3WZE).  Keterangan:  Garis  putus - putus  hitam  menunjukkan  ikatan  hidrogen.  Garis  lengkung  hijau menunjukkan  interaksi  hidrofobik.  Garis  putus - putus  dengan  dot  hijau  menunjukkan  interaksi π - π dari  cincin  aro- matik.

## ARTICLES

## ALKIMIA
teraksi  secara  3D  (Gambar  2B).  Ikatan  hidrogen dengan  residu  Cys917  yang  terbentuk  berada pada  jarak  optimal  yakni  2,5  Å.  Sementara  itu rantai samping alkil dari Leu838 berada pada ja- rak  yang  dekat  untuk  menstabilkan  tiga  cincin
melalui  interaksi  hidrofobik.  Begitu  juga  rantai samping  alkil  alkil  dari  Glu915  dan  Glu883  mensta- bilkan cincin benzil melalui interaksi hidrofobik.
Dari  prediksi  absorbsi,  distribusi,  metabo-
Tabel 2 . Hasil skrining virtual dan docking kandidat inhibitor baru VEGFR2
No Kode Senyawa dan Karakteristik # Nama Senyawa dan Fitur Farmakofor Energi afinitas (kkal/mol) Residu yang berinteraksi 1. ZINC000004965720 BM=397,764 LogP= 4,6459 RoB= 2 HBA= 3 HBD= 1 PSA= 162,303
N - (1 - chloro - 9,10 - dioxoanthracen - 2 - yl) - 2,6 - difluorobenzamide - 9,8 Ikatan hidrogen : Cys917

## Interaksi hidrofobik:
Glu883, Glu383, Leu887, Cys1043, Lys918, Gly920, Phe916,Glu915
Interaksi π - sigma dan π -
alkil: Val914, Val846, Ala864 2. LIF (Kontrol positif) BM= 537,473 LogP= 6,9495 RoB= 5 HBA= 6
HBD= 3
PSA= 217,990
N - (4 - {4 - amino - 6 - [4 - (methyloxy)
phenyl] furo[2,3 - d] pyrimidin - 5 - yl} phenyl) - N' - [2 - fluoro - 5 - (trifluoromethyl)phenyl]urea - 9,0 Ikatan hidrogen: Cys917, Leu838, Arg840

## Interaksi hidrofobik:
Gly839, Gly920, Phe916, Lys866, Glu883, Leu887. Cys1043. Gly941
Interaksi π - sigma dan π - alkil:
Val914, Val897, Val846, Leu1033, Lys1053
3. ZINC000008686115 BM= 328,155 LogP= 3,54812 RoB= 3 HBA= 5 HBD= 2 PSA= 130,248 N - [5 - (2,4 - dichlorophenoxy) - 4 - hydroxy - 6 - methylpyrimidin - 2 - yl] acetamide - 7,2 Ikatan hidrogen: Asp1044, Glu883
Interaksi hidrofobik: Leu887, Phe916, Cys917, Glu915
Interaksi π - sigma dan π - alkil: Val914, Val897, Cys1043, Lys866, Ala864, Leu1033, Val846, Leu838

## ARTICLES

## ALKIMIA
lisme,  ekskresi  dan  toksisitas  didapatkan  bahwa senyawa senyawa top kandidat ZINC000004965720  tidak  bersifat  mutagenik  na- mun  bisa  berkontribusi  pada  kerusakan  liver (Tabel  3).  Selain  itu  senyawa  top  kandidat ZINC000004965720  merupakan  substrat  dari Glikoprotein - P dan CYP3A4 yang berperan dalam mengangkut  dan  memetabolisme  senyawa - senyawa  asing  (xenobiotika)  di  dalam  tubuh. ZINC000004965720 juga diprediksi dapat diserap dengan baik oleh usus (94%) jika diberikan secara oral.  ZINC000004965720  juga  diprediksi  dapat masuk  ke  dalam  sistem  saraf  pusat  dengan
besarnya nilai log CNS permeability adalah - 1,755.
Analisis  pemodelan  farmakofor  mem- berikan  pentunjuk  bahwa  kurang  lebih  diperlukan adanya  fitur - fitur  donor  ikatan  hidrogen,  donor akseptor  hidrogen  dan  cincin  aromatik  yang  men- stabilkan  interaksi  inhibitor  dengan  VEGFR2.  Fitur - fitur  ini  diperlukan  unutk  menstabilkan  afinitas  in- hibitor  dengan  residu  asam  amino  VEGFR2  di  kan- tong pengikatan ATP. Dari penelitian ini didapatkan bahwa  senyawa  ZINC000004965720, suatu turunan benzamida,  bisa  menambat  di  kantong  pengikatan dari  protein  reseptor  kinase  VEGFR2  melalui  in-
Tabel 3 . Prediksi Farmakokinetika
Senyawa Intestinal Absoprtion (% Absorbed) P - Glycoprotein substrate CNS Permeability (logPS) CYP3A4 substrate Total Clearance (log ml/min/ kg) AMES toxicity Hepato Toxicity ZINC000004965720 94,235 Yes - 1,735 Yes 0,042 No Yes LIF 100 Yes - 1,755 Yes - 0,393 No Yes ZINC000008686115 89,325 No - 2,972 No 0,091 No Yes
Gambar 2. Interaksi top senyawa kandidat inhibitor dengan VEGFR2 (A) secara 2D menggunakan Discovery Studio dan (B) secara 3D dengan PyMOL

## ARTICLES

## ALKIMIA
Jurnal Ilmu Kimia dan Terapan
teraksi  hidrogen  dengan  Cys917  dan  hidrofobik dengan Leu838, Glu915 dan Glu883. Keterlibatan residu Cys917 dalam pembentukan ikatan hidro- gen  dan  Cys1043  lewat  interaksi  hidrofobik dengan inhibitor yang teramati dalam penelitian ini juga didukung oleh penelitian - penelitian sebe- lumnya. Aziz et al [34] menemukan senyawa  an- alog tricyclic pyrido[3 ′,2′:4,5] thieno[3,2 - d] pyrimidin - 4 - amine dapat berperan sebagai inhib- itor  VEGFR2  dengan  berperilaku  sebagai  kom- petitor  bagi  ATP.  Analisis  docking  menunjukkan bahwa  terdapat  interaksi  dengan  residu  Cys917 melalui pembentukan ikatan hidrogen. Sementa- ra  itu  gugus  4,6 - dimethylthieno[2,3 - b]pyridine berinteraksi  dengan  Val897,  Cys1043  dan Leu1033  melalui  interaksi  hidrofobik.  Interaksi yang  baru  yang  ditunjukkan  dalam  penelitian  ini adalah terbentuknya interaksi hidrofobik dengan residu  Leu838,  Glu915  dan  Glu883.  Dalam penelitian  sebelumnya  residu  Glu915,  Glu883 umumnya  ditemukan  membentuk  ikatan  hidro- gen dengan inhibitor [35][36]. Hal ini menunjuk- kan kemungkinan fleksibilitas interaksi dari gugus asam  amino  di  kantong  pengikatan  ATP  yang dapat  meningkatkan  afinitas.  Penelitian  ini  juga menunjukkan  kegunaan  dari  metode  komputa- sional (in silico) menggunakan pemodelan farma- kofor, skrining virtual dan docking pada tahapan awal  identifikasi  kandidat  inhibitor  untuk  dapat dikembangkan  lebih  lanjut  dalam  desain  dan pengembangan  obat  [37] - [38].  Visualisasi  mole- kuler  interaksi 2D dan 3D juga dapat  membantu dalam mempelajari lebih detail hubungan antara struktur  inhibitor  dan  aktivitas  inhibisinya  ter- hadap VEGFR2.

## KESIMPULAN
Senyawa  N - (1 - chloro - 9,10 - dioxoanthracen - 2 - yl) - 2,6 - difluorobenzamide  menunjukkan  afinitas yang lebih tinggi ( - 9,8 kkal/mol) terhadap protein reseptor  kinase  VEGFR2  dibandingkan  dengan inhibitor  turunan  urea  yang  digunakan  sebagai kontrol  positif  ( - 9,0  kkal/mol)  in  silico.  Interaksi tersebut  distabilkan  melalui  ikatan  hidrogen dengan Cys917 dengan jarak 2 Å, interaksi hidro- fobik  dengan  Glu883,  Glu915,  serta  interaksi π - sigma dengan Val914 dan Leu838. Prediksi karak- teristik  toksisitas  dengan  metode  Ames  menun- jukkan senyawa N - (1 - chloro - 9,10 - dioxoanthracen
- 2 - yl) - 2,6 - difluorobenzamide  tidak  bersifat  muta- genik  namun  demikian  dapat  menginduksi  kerusa- kan pada liver. Validasi, optimisasi struktur dan ak- tivitas  lebih  lanjut  dari  senyawa  N - (1 - chloro - 9,10 - dioxoanthracen - 2 - yl) - 2,6 - difluorobenzamide  diper- lukan  untuk  memverifikasi  potensi  inhibisinya  dan juga  dalam  meningkatkan  keamanan  serta  sel- ektifitasnya  untuk  dapat  dikembangkan  sebagai kandidat obat kanker.

## References
[1] Apte,  R.  S.,  Chen,  D.  S.  &  Ferrara,  N.  VEGF  in Signaling  and  Disease:  Beyond  Discovery  and Development. Cell . 176 .  1248 – 1264.  (2019).
DOI: 10.1016/j.cell.2019.01.021
[2] Potente, M., Gerhardt, H. & Carmeliet, P. Basic and  therapeutic  aspects  of  angiogenesis. Cell . 146 . 873 – 887. (2011). DOI: 10.1016/ j.cell.2011.08.039
[3] Shibuya,  M.  Vascular  Endothelial  Growth  Fac- tor (VEGF) and Its Receptor (VEGFR) Signaling in Angiogenesis: A Crucial Target for Anti - and Pro - Angiogenic  Therapies. Genes  and  Cancer . 2 . 1097 – 1105. (2011). DOI: 10.1177/1947601911423031
[4] Shibuya,  M.  Vascular  endothelial  growth  fac- tor and its receptor system: Physiological func- tions in angiogenesis and pathological roles in various  diseases. J.  Biochem. 153 .  13 – 19.
(2013). DOI: 10.1093/jb/mvs136
[5] Battaglin,  F.,  Puccini,  A.,  Intini,  R.,  Schirripa, M.,  Ferro,  A.,  Bergamo,  F.,  Lonardi,  S.,  Zago- nel,  V.,  Lenz,  H.  J.  &  Loupakis,  F.  The  role  of tumor  angiogenesis  as  a  therapeutic target  in colorectal cancer. Expert Rev. Anticancer Ther.
18 . 251 – 266. (2018). DOI: 10.1080/14737140.2018.1428092
[6] Fallah, A., Sadeghinia, A., Kahroba, H., Samadi, A.,  Heidari,  H.  R.,  Bradaran,  B.,  Zeinali,  S.  & Molavi, O. Therapeutic targeting of angiogene- sis  molecular  pathways  in  angiogenesis - dependent  diseases. Biomed.  Pharmacother.

## ARTICLES

## ALKIMIA
Jurnal Ilmu Kimia dan Terapan
110 .  775 – 785.  (2019). DOI: 10.1016/ j.biopha.2018.12.022
[7] Frezzetti,  D.,  Gallo,  M.,  Maiello,  M.  R., D ’ Alessio,  A.,  Esposito,  C.,  Chicchinelli,  N.,
Normanno, N. & De Luca, A. VEGF as a po- tential  target  in  lung  cancer. Expert  Opin. Ther.  Targets . 21 .  959 – 966.  (2017). DOI: 10.1080/14728222.2017.1371137
[8] R.  Roskoski.  Vascular  endothelial  growth factor (VEGF) and VEGF receptor inhibitors in  the  treatment  of  renal  cell  carcinomas.
Pharmacol. Res. 120 . 116 – 132. (2017). DOI: 10.1016/j.phrs.2017.03.010
[9] Peng, F. W., Liu, D. K., Zhang, Q. W., Xu, Y. G. & Shi, L. VEGFR - 2 inhibitors and the ther- apeutic  applications  thereof:  a  patent  re- view  (2012 - 2016). Expert  Opin.  Ther.  Pat. 27 . 987 – 1004. (2017). DOI: 10.1080/13543776.2017.1344215
[10] Qin,  S.,  Li,    A.,  Yi,  M.,  Yu,  S.,  Zhang,  M.  & Wu,  K.  Recent  advances  on  anti - angiogenesis  receptor  tyrosine  kinase  in- hibitors  in  cancer  therapy. J.  Hematol.  On- col. 12 .  (2019).  DOI: 10.1186/s13045 - 019 -
0718 - 5
[11] Ribatti, D., Annese, T., Ruggieri, S., Tamma, R.  &  Crivellato,  E.  Limitations  of  Anti - Angiogenic  Treatment  of  Tumors. Transl.
Oncol. 12 .  981 – 986.  (2019). DOI: 10.1016/ j.tranon.2019.04.022
[12] Zhang,  J.,  Shan,  Y.,  Pan,  X.  &  He,  L.  Recent Advances  in  Antiangiogenic  Agents  with VEGFR as Target. Mini - Reviews Med. Chem . 11 . 920 – 946. (2011). DOI: 10.2174/138955711797068355
[13] Ferguson, F. M. & Gray, N. S. Kinase inhibi- tors:  The  road  ahead. Nat.  Rev.  Drug  Dis- cov . 17 .  353 – 376.  (2018). DOI: 10.1038/
nrd.2018.21
[14] Gotink,  K.  J.  &  Verheul,  H.  M.  W.  Anti - angiogenic tyrosine kinase inhibitors: What is  their  mechanism  of  action?. Angiogene-
sis . 13 .    1 – 14.  (2010). DOI: 10.1007/s10456 - 009 - 9160 - 6
[15] Sitohy,  B.,  Nagy,  J.  A.  &  Dvorak,  H.  F.  Anti -
VEGF/VEGFR  therapy  for  cancer:  Reassessing the target. Cancer Res. 72 . 1909 – 1914. (2012).
DOI: 10.1158/0008 - 5472.CAN - 11 - 3406
[16] Zhang,  C.,  Tan,  C., Ding,  H.,  Xin, T. &  Jiang,  Y. Selective VEGFR Inhibitors for Anticancer Ther- apeutics in Clinical Use and Clinical Trials. Curr.
Pharm.  Des . 18 .  2921 – 2935.  (2012). DOI: 10.2174/138161212800672732
[17] Goodsell,  D.  S.,  Zardecki,  C.,  Di  Costanzo,  L., Duarte,  J.  M.,  Hudson,  B. P.,  Persikova,  I.,  Se- gura,  J.,  Shao,  C.,  Voigt,  M.,  Westbrook,  J. D., Young, J. Y. &  Burley,  S. K. RCSB Protein Data Bank:  Enabling  biomedical  research  and  drug discovery. Protein Sci . 29 . 52 – 65. (2020). DOI: 10.1002/pro.3730
[18] O ’ Boyle,  N. M.,  Banck,  M.,  James,  C.  A.,  Mor- ley,  C.,  Vandermeersch,  T.  &  Hutchison,  G.  R. Open  Babel:  An  Open  chemical  toolbox. J.
Cheminform . 3 .  (2011).  DOI: 10.1186/1758 -
2946 - 3 - 33
[19] Schneidman - Duhovny,  D.,  Dror,  O.,  Inbar,  Y., Nussinov,  R.  &  Wolfson,  H.  J.  PharmaGist:  a webserver  for  ligand - based  pharmacophore detection. Nucleic  Acids  Res . 36 . Web  Server issue . (2008). DOI: 10.1093/nar/gkn187
[20] Sunseri,  J.  &  Koes,  D.  R.  Pharmit:  interactive exploration  of  chemical  space. Nucleic  Acids Res . 44 .  W442–W448.  (2016).  DOI: 10.1093/ nar/gkw287
[21] Pires,  D.  E.  V.,  Blundell,  T.  L.  &  Ascher,  D.  B. pkCSM:  Predicting  small - molecule  pharmaco- kinetic  and  toxicity  properties  using  graph - based  signatures. J.  Med.  Chem . 58 .  4066 – 4072. (2015). DOI: 10.1021/
acs.jmedchem.5b00104
[22] Miyazaki,  Y.,  Matsunaga,  S.,  Tang,  J.,  Maeda, Y.,  Nakano,  M.,  Philippe,  R.  J.,  Shibahara,  M., Liu, W., Sato, H., Wang, L. & Nolte, R. T. Novel 4 - amino - furo[2,3 - d]pyrimidines  as  Tie - 2  and

## ARTICLES

## ALKIMIA
Jurnal Ilmu Kimia dan Terapan
VEGFR2 dual inhibitors. Bioorg. Med. Chem. Lett. 15 . 2203 – 2207. (2005). DOI: 10.1016/ j.bmcl.2005.03.034
[23] Hodous, B. L., Geuns - Meyer, S. D., Hughes, P.  E.,  Albrecht,  B.  K.,  Bellon,  S.,  Bready,  J., Caenepeel, S., Cee, V. J., Chaffee, S. C., Cox- on,  A.,  Emery,  M.,  Fretland,  J.,  Gallant,  P., Gu, Y., Hoffman, D., Johnson, R. E., Kendall, R.,  Kim,  J.  L.,  Long,  A.  M.,  Morrison,  M., Olivieri,  P.  R.,  Patel,  V.  F.,  Polverino,  A., Rose,  P.,  Tempest,  P.,  Wang,  L.,  Whitting- ton,  D.  A.  &  Zhao,  H.  Evolution  of  a  highly selective  and  potent  2 - (pyridin - 2 - yl) - 1,3,5 - triazine  Tie - 2  kinase  inhibitor. J.  Med. Chem . 50 .  611 – 626.  (2007). DOI: 10.1021/ jm061107l
[24] Harmange, J. C., Weiss, M. M., Germain, J., Polverino,  A.  J.,  Borg,  G.,  Bready,  J.,  Chen, D.,  Choquette,  D.,  Coxon,  A.,  DeMelfi,  T., DiPietro, L., Doerr, N., Estrada, J., Flynn, J.,
Graceffa, R. F., Harriman, S. P., Kaufman, S., La, D. S., Long, A., Martin, M. W., Neervan- nan,  S.,  Patel,  V.  F.,  Potashman,  M.,  Regal, K., Roveto, P. M., Schrag, M. L., Starnes, C., Tasker,  A.,  Teffera,  Y.,  Wang,  L.,  White,  R. D.,  Whittington,  D.  A.  &  Zanon,  R.  Naph- thamides  as  novel  and  potent  vascular en- dothelial  growth  factor  receptor  tyrosine kinase  inhibitors:  Design,  synthesis,  and evaluation. J.  Med.  Chem . 51 .  1649 – 1667.
(2008) DOI: 10.1021/jm701097z
[25] Cee, V. J., Cheng, A. C., Romero, K., Bellon, S.,  Mohr,  C.,  Whittington,  D.  A.,  Bak,  A., Bready,  J.,  Caenepeel,  S.,  Coxon,  A.,  Deak, H.  L.,  Fretland,  J.,  Gu,  Y.,  Hodous,  B.  L., Huang,  X.,  Kim,  J.  L.,  Lin,  J.,  Long,  A.  M., Nguyen,  H.,  Olivieri,  P.  R.,  Patel,  V.  F.,
Wang,  L.,  Zhou,  Y.,  Hughes,  P.  &  Geuns - Meyer, S. Pyridyl - pyrimidine  benzimidazole derivatives  as  potent,  selective,  and  orally bioavailable  inhibitors  of  Tie - 2  kinase.
Bioorganic  Med.  Chem.  Lett . 19 .  424 – 427.
(2009). DOI: 10.1016/j.bmcl.2008.11.056
[26] Oguro, Y., Miyamoto, N., Okada, K., Takagi, T., Iwata, H., Awazu, Y., Miki, H., Hori, A., Kamiya- ma,  K.  &  Imamura,  S.  Design,  synthesis,  and evaluation  of  5 - methyl - 4 - phenoxy - 5H - pyrrolo [3,2 - d]  pyrimidine  derivatives:  Novel  VEGFR2 kinase  inhibitors  binding  to  inactive  kinase conformation. Bioorganic  Med.  Chem . 18 .
7260 – 7273. (2010). DOI: 10.1016/
j.bmc.2010.08.017
[27] Okaniwa, M., Hirose, M., Imada, T., Ohashi, T., Hayashi, Y., Miyazaki, T., Arita, T., Yabuki, M., Kakoi,  K.,  Kato,  J.,  Takagi,  T.,  Kawamoto,  T., Yao,  S.,  Sumita,  A.,  Tsutsumi,  S.,  Tottori,  T., Oki,  H.,  Sang,  B.  C.,  Yano,  J.,  Aertgeerts,  K., Yoshida, S. & Ishikawa, T. Design and synthesis of  novel  DFG - Out  RAF/vascular  endothelial growth  factor  receptor  2  (VEGFR2)  inhibitors. 1. Exploration of [5,6] - fused bicyclic scaffolds.
J.  Med.  Chem . 55 .  3452 – 3478.  (2012). DOI: 10.1021/jm300126x
[28] McTigue, M., Murray, B. W., Chen, J. H., Deng, Y. L., Solowiej, J. & Kania, R. S. Molecular con- formations,  interactions,  and  properties  asso- ciated with drug efficiency and clinical perfor- mance among VEGFR TK inhibitors. Proc. Natl.
Acad.  Sci.  U.  S.  A. 109 .  18281 – 18289.  (2012).
DOI: 10.1073/pnas.1207759109
[29] Miyamoto,  N.,  Sakai,  N.,  Hirayama,  T.,  Miwa, K., Oguro, Y., Oki, H., Okada, K., Takagi, T., Iwa- ta,  H.,  Awazu,  Y.,  Yamasaki,  S.,  Takeuchi,  T., Miki, H., Hori, A. & Imamura, S. Discovery of N - [5 - ({2 - [(cyclopropylcarbonyl)amino]imidazo [1,2 - b  ]pyridazin - 6 - yl}oxy) - 2 - methylphenyl] - 1,3 - dimethyl - 1  H - pyrazole - 5 - carboxamide (TAK - 593),  a  highly  potent  VEGFR2  kinase  in- hibitor. Bioorg.  Med.  Chem . 21 .  2333 – 2345.
(2013). DOI: 10.1016/j.bmc.2013.01.074
[30] Okamoto,  K.,  Ikemori - Kawada,  M.,  Jestel,  A., Von  Konig,  K.,  Funahashi,  Y.,  Matsushima,  T., Tsuruoka,  A.,  Inoue,  A.  &  Matsui,  J.  Distinct binding  mode  of  multikinase  inhibitor  len- vatinib  revealed  by  biochemical  characteriza- tion. ACS  Med.  Chem.  Lett . 6 .  89 – 94.  (2015).

## ARTICLES

## ALKIMIA
DOI: 10.1021/ml500394m
[31] Koes,  D.  R.  Pharmacophore  Modeling:
Methods  and  Applications  in  Computer - Aided  Drug  Discovery.  New  York: Springer New York . 167 – 188. (2015).
[32] Seidel,  T.,  Ibis,  G.,  Bendix,  F.  &  Wolber,  G. Strategies  for  3D  pharmacophore - based virtual screening. Drug Discov. Today Tech- nol . 7 . (2010). DOI: 10.1016/
j.ddtec.2010.11.004
[33] Yang,  S.  Y.  Pharmacophore  modeling  and applications  in  drug  discovery:  Challenges and  recent  advances. Drug  Discov.  Today .
15 .  444 – 450.  (2010). DOI: 10.1016/
j.drudis.2010.03.013
[34] Abdel Aziz, Y. M., Said,  M. M., El Shihawy, H. A. & Abouzid, K. A. M. Discovery of novel
tricyclic pyrido[3 ′,2′:4,5] thieno[3,2 - d] pyrimidin - 4 - amine  derivatives  as  VEGFR - 2 inhibitors. Bioorg.  Chem . 60 .  1 – 12.  (2015).
DOI: 10.1016/j.bioorg.2015.03.004
[35] Ding, L.,  Tang,  F.,  Huang, W.,  Jin, Q.,  Shen, H. & Wei, P. Design, synthesis, and biologi- cal  evaluation  of  novel  3 - pyrrolo[b]  cyclo- hexylene - 2 - dihydroindolinone  derivatives as  potent  receptor  tyrosine  kinase  inhibi- tors. Bioorganic Med. Chem. Lett . 23 . 5630 – 5633. (2013). DOI: 10.1016/
j.bmcl.2013.08.037
[36] Gao,  H.,  Su,  P.,  Shi,  Y.,  Shen,  X.,  Zhang,  Y., Dong,  J.  &  Zhang,  J.  Discovery  of  novel VEGFR - 2  inhibitors.  Part  II:  Biphenyl  urea incorporated  with  salicylaldoxime. Eur.  J.
Med.  Chem . 90 .  232 – 240.  (2014). DOI:
10.1016/j.ejmech.2014.11.032
[37] Saudale, F. Z., Lerrick, R. I., Parikesit, A. A. & Mariti,  F.  Chemistry  teachers ’ awareness,
understanding,  and  confidence  toward computational tools for molecular visualiza- tion. J.  Pendidik.  IPA  Indones . 8 .  436 – 446.
(2019). DOI: 10.15294/jpii.v8i4.21437
[38] Saudale,  F.  Z.  &  Suatu,  I.  R.  S.  Pemodelan
Homologi  Komparatif  FABP  Belalang  Kembara (Locusta  migratoria)  Dengan  PHYRE2  dan Skrining  Virtual  Inhibitor  Potensial. Indo.  J. Chem.  Res . 7 .  127 – 140.  (2020). DOI:
10.30598//ijcr.2020.7 - fre
[39] Saudale, F. Z., Tokan, M. B., Leo, S. Y. & Ati, S. P.  FFAR4/GPR120  sebagai  Target  Desain  dan Pengembangan  Obat  Diabetes  Melitus  Tipe  2 in silico: Suatu Tinjauan dan Perspektif. Chem.
Notes . 1 . 12 – 35. (2020).