## Studi  Penambatan  Molekul  Beberapa  Senyawa  Turunan Imidazolidin Sebagai Antiinflamasi
Ruslin * , Rahmad Sutrisna, Muhammad Arba
Fakultas Farmasi, Universitas Halu Oleo, Kampus Hijau Bumi Tridharma Anduonohu, Kendari 93232

## Abstrak
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  memprediksi  mekanisme  kerja  senyawa-senyawa  antiinflamasi  turunan  imidazolidin  sebagai inhibitor siklooksigenase-2 (COX-2) dengan menggunakan metode penambatan molekul ( Molecular Docking ). Nilai energi ikatan menunjukkan bahwa senyawa 3b dengan nilai – 8,2 kkal/mol dan berinteraksi dengan residu protein VAL291, VAL295, HIS386, HIS214, HIS207, LEU298, LEU294, PHE210, PHE404, ARG222, dan 3c dengan nilai – 8,1 kkal/mol dan berinteraksi dengan residu protein GLN289, LYS211, ARG222, HIS388, HIS386, HIS214, HIS207, PHE210, THR212, ASN382, TYR385 mempunyai afinitas  terhadap  reseptor  siklooksigenase,  sehingga  turunan  imidazolidin  tersebut  dapat  berperan  sebagai  obat  anti  inflamasi. Energi bebas Gibs yang paling kecil terdapat pada senyawa 3b, sehingga sangat berpotensi untuk dijadikan obat antiinflamasi baru.
Kata kunci : Docking , siklooksigenase-2 , imidazolidin, in silico

## 1. Pendahuluan
Peradangan  adalah  respon  normal  alami  protektif dan merupakan mekanisme pertahanan organisme akibat cedera  jaringan  yang  disebabkan  oleh  berbagai  faktor yang  meliputi  trauma  fisik,  rangsangan  negatif,  bahan kimia  atau  infeksi  mikroba  (Ashley  et  al.,  2012). Peradangan merupakan simpton yang sangat umum pada banyak penyakit, seperti artitis, ostereoartitis, dan asma. Prevalensi kasus peradangan di dunia terus meningkat, dimana umumnya terjadi pada golongan orang berumur lanjut.
Beberapa
studi epidemiologi juga menghubungkan  inflamasi  dengan  patogenesis  stroke, penyakit  kardiovaskular,  beberapa  jenis  kanker  dan beberapa  penyakit  neuorodegeneratif.  Mantovani  dan Pierotti  pada  tahun  2008  melaporkan  bahwa  dalam peradangan  dan  infeksi  yang  menyertainya    terlibat dalam 15-20% dari semua kematian akibat kanker [1].
Imidazolidin (imidazol jenuh), juga dikenal sebagai tetrahidroimidazol  adalah  senyawa  heterosiklik  yang mengandung  nitrogen  yang  telah  dilaporkan menunjukkan beragam aktivitas seperti antiperadangan, analgesik,  agonis  reseptor  adrenergik,  antimikroba, antiparasit, dan lain-lain [2, 3, 4]. Golongan senyawa ini juga  telah  diindikasikan  sebagai  farmakofor  yang  baik untuk  desain  agen  antiinflamasi  Tujuan  penelitian  ini
* KBK Farmasi Sains, email : mahaleo241@yahoo.co.id
adalah memprediksi mekanisme kerja senyawa-senyawa antiinflamasi [5]. Beberapa turunan senyawa imidazolin telah  disintesis  dan  diketahui  memiliki  aktifitaas  anti inlamasi, namun sejauh ini belum diketahui mekanisme interaksi senyawa tersebut dengan reseptor/enzim yang bertanggung  jawab  dalam  kasus  inflamasi.  pada penelitian ini dilakukan studi penambatan molekul untuk mengetahui  interaksi  senyawa  turunan  imidazolin dengan  enzim  COX-2  yang  diketahui  penting  dalam aktifitas inflamasi.
Enzim  COX-2  merupakan  enzim  yang  terinduksi pada  sel  yang  mengalami  inflamasi  oleh  sitokin, endotoksin,  dan  faktor  pertumbuhan  ( growth  factors ). COX-2  juga  berperan  dalam  proliferasi  sel  kanker. Ekspresi berlebihan COX-2 ditemukan pada kebanyakan tumor.  Penelitian  ini  menggunakan  pendekatan komputasi  yaitu  simulasi  penambatan  molekul ( molecular  docking )  untuk  memperlajari  interaksi senyawa turunan imidazolin dengan enzim COX-2.
Pendekatan  komputasi  sangat  penting  digunakan karena  dapat  memprediksi  aktifitas  senyawa  sehingga penelitian dapat dilakukan dengan lebih efisien.

## 2. Bahan dan Metode

## 2.1 Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan berupa perangkat keras dan  perangkat  lunak.  Perangkat  keras  tersebut  berupa komputer personal Intel Celeron dangan RAM 2 GB, dan perangkat lunak Autodock 1.5.6., GausView 3.08, Open Babel Gui 2.3.2., PyMOL, dan ChemOffice Set.
Bahan  yang digunakan pada penelitian ini adalah 11 struktur turunan imidazolidin yang disintesis dengan Menambahkan    etilen  diamine  sehingga  menghasilkan 11 turunan seperti pada Gambar 1 dan Tabel 1 . CH 2 N N CH 2 A N R' R' R R Gambar 1. Struktur molekul imidazolin

## 2.2 Preparasi Protein/Reseptor
Reseptor/protein antiinflamasi diperoleh pada situs RSCB Protein Data Bank ( http://www.pdb.org ), struktur yang  dihasilkan  melalui  percobaan  sinar  X  (struktur kristal)  dengan kode  6COX  yang  merupakan  enzim cyclooxygenase-2 dan disimpan dalam bentuk file PDB.

## 2.3 Preparasi Ligan
Ligan  turunan  imidazolidin  dibangun  dengan program  GaussView  dan  dioptimasi  menggunakan Gaussian 03.

## 3. Hasil dan Pembahasan

## 3.1 Validasi Metode
Validasi  metode dilakukan  melakukan  simulasi penambatan molekul ligan alami (S58). Nilai terbaik dari hasil  docking  tersebut  kemudian  dibandingkan  dengan struktur sebelum didocking. Analisa data perbandingan scoring dinyatakan dengan RMSD (Root Mean Square Deviation) .  Metode docking dikatakan  valid  jika  nilai RMSD -nya  lebih  kecil  atau  sama  dengan  dua  (≤2) (Morris, 2001). Nilai RMSD hasil penambatan molekul pada ligan alami S58 adalah 1,33 A° (Gambar 2).
Tabel 1. Turunan senyawa imodazolin yang dipelajari Senyawa R A R’ A 2-CH 3 H C 2 H 5 B 2-NO 2 H C 2 H 5 C 3-NO 2 H C 2 H 5 D 3-Br H C 2 H 5 E 3-OH H C 2 H 5 F 2-Cl ; 4-Cl H C 2 H 5 G 2-Cl ; 6-Cl H C 2 H 5 H 3-OCH 3 ; 4-OCH 3 H C 2 H 5 I 3-OH ; 4-OCH 3 H C 2 H 5 J 4-OCH 3 CH 3 C 2 H 5 K 4-OCH 3 CH 3 CH 3
Gambar 2 . Superimposisi ligan S58 menggunakan Pymol.
Interaksi  antara  residu  dan  ligan  alami  hasil docking  dapat  dilihat  pada Gambar  2 yang memperlihatkan  bahwa  ligan  alami  S58  memiliki interaksi  dengan  15  residu  protein  yaitu:  PHE518, LEU384, TRP387, HIS90, VAL523, TYR385, LEU352, SER353,  VAL523,  GLY525,TYR355,  VAL349, ARG120, ALA527 dan LEU359.

## 3.2 Interaksi Senyawa Turunan Imidazolin
Analisa hasil penambatan molekul pada penelitian ini  meliputi  nilai  ΔG bind dan Root  Mean  Square Deviation (RMSD), serta interaksi ligan dengan residu protein. Konformasi masing-masing ligan hasil docking diperingkatkan  berdasarkan  nilai  ΔG bind dari  yang terkecil sampai yang besar.
Total 11 ligan yang didoking pada makromolekul protein  memperlihatkan nilai  energi  ikatan  turunan imidazolidin  pada  rentang -6,4  kkal/mol  sampai -8,2 kkal/mol. Senyawa B menunjukkan hasil terbaik sebagai kandidat agen antiinflamasi dengan nilai energi ikatan - 8.2  kkal/mol,  yang  lebih  positif  dari  nilai  afinitas senyawa  ligan  alami  yang  mencapai -11,4  kkal/mol.
Residu  yang  terlibat  dalam  interaksi  adalah  VAL291, VAL295, HIS386, HIS214, HIS207, LEU298, LEU294, PHE210, PHE404, dan ARG222. Tabel 2 menunjukkan nilai energi ikatan masing-masing senyawa serta residu asam amino yang terlibat dalam interaksi.
Gambar 3. Interaksi senyawa B dengan enzim COX-2.
Tabel 2. Afinitas dan residu asam amino yang terlibat dalam interaksi.
Senyawa Energi ikatan (kkal/mol) S58 - 11,4 A - 7,6
B - 8,2
C - 8,1 D - 7,4 E - 7,7 F - 7,7 G - 7,8 H - 7,6 I - 7,8 J - 7,3 K - 7,4
Selanjutnya senyawa yang memiliki afinitas cukup baik adalah senyawa C dengan nilai energi ikatan -8,1 kkal/mol.
Gambar 4. Interaksi senyawa C dengan enzim COX-2.
Interaksi senyawa C terjadi melalui pembentukan dua  ikatan  hidrogen,  yaitu  antara  arginin  222  dan
glutamin 289, masing-masing dengan senyawa C. Selain itu, juga teramati interaksi hidrofobik pada residu asam amino  LYS211,  HIS388,  HIS386,  HIS214,  HIS207, PHE210, THR212, ASN382, dan TYR385. Hasil penelitian ini juga menampilkan interaksi pi- pi yaitu antara ligan dengan residu asama amino histidin 388  dan  tirosin  389  yang  terjadi  pada  senyawa  E  dan senyawa  F  dengan  masing-masing  nilai  energi  ikatan mencapai -7,7  kkal/mol.  Interaksi  pi-pi  juga  teramati pada  senyawa  H  dan  I  dengan  energi  ikatan    masing- masing -7,6 kkal/mol dan -7,8 kkal/mol. Interaksi pi-pi nampaknya  berperan  dalam  stabilitsasi  interaksi senyawa dengan enzim COX-2. Gambar 5 menampilkan interaksi senyawa I dengan enzim COX-2.
Gambar 5. Interaksi senyawa I dengan  enzim COX-2.

## 4. Kesimpulan
Senyawa  turunan  imidazolin  yang  dipelajari khususnya senyawa B dan senyawa C memiliki afinutas terbaik  pada  enzim  COX-2  sehingga  potensial  untuk dikembangkan sebagai agen antiinflamasi.

## Ucapan Terima Kasih
Terima  kasih  kepada  Prof.  Dr.  Daryono  H. Tjahjono (Sekolah Farmasi Institut Teknologi Bandung) atas fasilitas perangkat lunak Gaussian03.

## Daftar Pustaka
1. Mantovani A, Pierotti MA. Cancer and inﬂammation: a complex relationship. Cancer Lett. 2008, 267 ; 180-181.
2. Marki F, Buch O, Delini-Stula A, Kraetz J, Petermann H, Radeka  E,  Schweizer  A,  Thomann  P,  Truog  A. Sulfonyliminoimidazolidines,  a  new  class  of  oral hypoglycemic agents, Toxicity and general pharmacology of 1-[p-[2-(crotonylamino)-ethyl]-phenylsulfonyl]-3- cyclohexy  l-2-imino- imidazolidine  (CGP  11  112).
Arzneimittelforschung . 1984, 34(3) ; 247–252.
3. Khan M, Husain A, Sharma S, Rashid M. Microbiological evaluation  of  4-substituted-imidazolidine  derivatives. Indian J. Pharm. Sci. 2012, 74; 80–83.
4. Caterina MC,  Perillo IA,  Boiani  L,  Pezaroglo H, Cerecetto,  H,  Gonzalez M,  Salerno A.  2008. Imidazolidines  as  new  antiTrypanosoma  cruzi  agents: biological evaluation and structure activity relationships. Bioorg. Med. Chem. 2008, 16(5) ; 2226–2234
5. Khan MS, Chawla G. Tetrahydroimidazoles-A promising group  of  expected  NSAIDS-their synthesis  and  anti- inﬂammatory activity. Indian J. Chem. 2002, 41B ; 653– 663.