## Studi Penambatan Molekul Senyawa Turunan Saquinavir Terhdap Enzim Protease Inhibitor HIV-1
Risky Agung Idwar Pratama , Marsah Rahmawati Utami , Vesara Ardhe Gatera Program Studi Farmasi Universitas Singaperbangsa Karawang Riskyagungidwar17@gmail.com

## Abstrak
Human Immunodeficiency Virus (HIV) adalah virus merusak kekebalan tubuh. Tingginya kasus penderita HIV di Indonesia dari tahun ke tahun maka diperlukannya pengembangan obat baru  yang  memiliki  target  spesifik  dan  selektivitas  yang  tinggi  terhadap  terapi  HIV.  Sampai sekarang  terapi  menggunakan  antiretroviral  merupakan  pengobatan  paling  efektif  dalam menghambat infeksi virus pada tubuh tetapi tidak menyembuhkan HIV. Saquinavir merupakan salah  satu  obat  antiretroviral  jenis  protease  inhibitor  yang  digunakan  dalam  pengobatan infeksi yang disebabkan oleh HIV. Saquinavir bekerja memperlambat replikasi HIV dalam tubuh dengan  cara  mencegah  enzim  protease  yang  berperan  sebagai  pemotong  sehingga  proses replikasi virus  bisa  dihambat.  Pada  penelitian  dilakukan  untuk memprediksi  potensi  senyawa obat  baru  yang  berasal  dari  turunan  obat  saquinavir  sebagai  antivirus  HIV-1.  Metode  yang digunakan  untuk  mengetahui  potensi  senyawa  obat  baru  maka  dilakukan  penelitian  pra- experimental  yaitu  dengan  kimia  komputasi  meliputi  prediksi  sifat  fisikokimia  berdasarkan kaidah  Hukum  Lima  Lipinski  memanfaatkan  situs  online SwissADME dan  penambatan molekuler menggunakan Autodock VIna . Hasil penelitian menunjukan bahwa senyawa turunan saquinavir  tidak  memenuhi  kaidah  Hukum  Lima  Lipinski.  Hasil  penambatan  molekuler menunjukan bahwa senyawa turunan saquinavir tidak lebih spesifik  dan  selektivitas  terhadap enzim  protease HIV  jika  dibandingkan  dengan  ligan  aslinya  yaitu  saquinavir.  Berdasarkan  hal tersebut  senyawa  turunan  saquinavir  diprediksi  tidak  memiliki  potensi  menghambat  enzim protease pada HIV-1 sebaik ligan asli
Kata kunci: HIV-1, HIV Protease Inhibitors, Saquinavir.

## Abstract
Human Immunodeficiency Virus (HIV) is a retrovirus that attacks cells of the immune system. The high number of cases of HIV patient in Indonesia from year to year requires the development of new drugs that have specific targets and high selectivity for HIV therapy. Until now, therapy using antiretroviral is the most effective treatment in inhibiting viral infection in the body but does not cure HIV. Saquinavir is a protease inhibitor type of antiretroviral drug used in the treatment of infections caused by HIV. Saquinavir works by slowing down the replication of HIV  in  the  body  by  preventing  the  protease  enzyme  that  acts  as  a  cutter  so  that  the  viral replication process can be inhibited. This study aims to determine the potential of saquinavir derivatives as an HIV-1 antiviral . To determine the potential, an in silico study was carried out including prediction  of  physicochemical  properties  referring  to  Lipinski's  Five  Laws  on  the SwissADME  site  and  molecular  anchoring  using  Autodock  VIna.  The  results  showed  that saquinavir  derivative  compounds  did  not  comply with  Lipinski's  Five  Laws.  The  results  of molecular docking showed that saquinavir derivative compounds were  not more specific and selective  for  HIV  protease  enzymes  when  compared  to  the  original  ligan,  namely  saquinavir. Based on this, it is predicted that saquinavir-derived compounds do not have the potential to inhibit protease enzymes in HIV-1 as well as native ligan.
Keywords : HIV-1, HIV Protease Inhibitors, Saquinavir

## PENDAHULUAN
Human  immunodeficiency  virus  (HIV)
adalah virus RNA dengan beruntai
tunggal yang  menginhibisi leukosit yang  mengakibatkan terganggunya  system ketahanan  tubuh  inang  yang  diserang. Accuired  immunodeficiency syndrome  ialah  gejala  penyakit  yang muncul  karena  berkurangnya  kemampuan sistem  kekebalan  tubuh  manusia  yang disebabkan  infeksi  HIV.  Akibat  turunnya kekebalan  tubuh  maka  penderita  sangat rentan  terkena  berbagai  infeksi  penyakit yang sangat fatal (1). HIV/AIDS merupakan masalah kesehatan masyarakat terbesar di dunia  penyakit  ini  terdapat  hamper disemua  negara  didunia  tanpa  terkecuali termasuk Indonesia (2). WHO
mempublikasikan  data  HIV/AIDS  sejak tahun  1981  hingga  2015  terdapat  36.9 juta  penderita  HIV  dan  sebanyak 1.2  juta  korban  meninggal  karena  AIDS. Jumlah  kasus  baru  HIV  positf  dilaporkan dari  tahun  ketahun  meningkat  sedangkan kasus  AIDS  terlihat  adanya  kecenderungan penurunan (3).
Saquinavir  merupakan  obat  yang digunakan  sebagai  terapi  HIV.  Saquinavir adalah  turunan  peptida  yang  bekerja menghambat  kerja  enzim  protease  HIV yang bertindak sebagai pemotong, mencegah  pemrosesan  polyprotein  virus
pasca  translasi.  Saquinavir  merupakan  lini pertama  yang  tersedia  untuk  pengobatan infeksi  HIV  (4).  Protease  inhibitor  dapat merusak  enzim  protease  yang  berperan sebagai  gunting  atau  pemotong  bahan baku HIV. Penggunaan terapi menggunakan Saquinavir bertujuan
menurunkan kadar  infeksi  virus  HIV  pada darah  yang  sangat  tinggi  sehingga mengembalikan  kualitas  sistem  kekebalan tubuh (5).
Penelitian  ini  bertujuan  mecari  obat  baru yang  memiliki  potensi  lebih  baik  guna menekan  angka  penderita  HIV.  Proses penemuan  obat  baru  meliputi  proses sintesis  dari  beberapa  struktur  kimia  yang dilakukan menggunakan metode komputasi.  Metode  ini  digunakan  dalam memprediksi  afinitas  dan  aktivitas  dari suatu molekul obat serta melihat geometri tiga dimensi dari senyawa yang terikat pada sisi aktif protein yaitu docking molekul (6).

## METODE
Penelitian ini merupakan penelitian  yang menggunakan  studi  kasus pre-experimental berbasis komputer dengan  menggunakan in  silico atau penambatan molekul. Pengujian ini dilakukan  untuk  mengetahui  interaksi antara  ligan-reseptor  untuk  menemukan kandidat senyawa yang berpotensi sebagai obat HIV-1.
Alat Perangkat keras berupa
personal komputer
serta  perangkat  lunak  berupa aplikasi penunjuang seperti autodock Tools versi 1.5.7, Avogadro versi 1.2.0, Chem Draw Pro versi 12.0, Chem  3D  Pro  versi  12.0, Discovery  Studio Visualizer versi 21.1.0.20.298, SwissADME.

## Bahan
Bahan yang digunakan yaitu sturktur 3D protein dengan (PDB id: 4QGI) yang diperoleh dari webserver
http://www.rscb.org,  struktur 3D  Senyawa saquinavir dan senyawa turunan saquinavir.

## Tahapan
Skrining Sifat Fisikokimia Senyawa Skrining  dilakukan  pada  setiap senyawa  inhibitor  untuk  mengetahui informasi  mengenai  bioavabilitas  oral, permese  sel,  metabolism  dan  eliminasi menggunakan  kaidah lipinski  rule  of  five .
Skrining  dilakukan  dengan  memanfaatkan aplikasi penunjang berupa SwissADME.

## Preparasi Protein Target
Struktur  3D  protein  dengan  kode
PDB id: 4QGI dipreparasi untuk menghilangkan  molekul-  molekul  yang tidak  diperlukan  menggunakan  aplikasi penunjang  berupa Biovia  Discovery  Studio dan AutodockTools. Hasil  dari  tahapan  ini berupa  struktur  protein  murni  yang
disimpan dalam format .pdbqt.

## Preparasi Senyawa Inhibitor
Struktur 3D saquinavir yang merupakan ligan  complex dari  protein 4QGI  dibuat  senyawa  turunannya  dengan menggunakan  aplikasi chemdraw. Setiap senyawa  inhibitor  dipreparasi  dihilangkan molekul yang tidak diperlukan menggunakan  aplikasi Biovia  Discovery Studio dan AutodockTools. Kemudian dilakukan energi minimalisasi menggunakan  aplikasi Avogadro. Dari tahap  ini  diperoleh  berupa  senyawa inhibitor murni dengan format .pdbqt.

## Penentuan Grid Box
Penentuan  grid  box  dilakukan secara  otomatis  dengan  menggunakan aplikasi  penunjang AutodockTools yang dijalankan  dengan  bantuan Command Prompt dengan  cara  memasukan  kode kode  perintah  yang  diinginkan.  Hasil Autogrid berupa  file  dengan  format extension .txt yang dapat dibuka menggunakan notepad pada komputer.

## Validasi Metode Docking
File  hasil  preparasi  protein  dan  ligan  asli kemudian dilakukan docking menggunakan Autodock  Tools  yang  dijalankan  dengan command prompt. Dari sini akan dihasilkan besarnya nilai Root Mean Squere Deviation (RMSD).  Metode  docking  dikatakan  baik
jika  nilai  RMSD-nya  kurang  dari  sama dengan  2  (RMSD  ≤ 2Å).  Perhitungan  nilai RMSD dapat menggunakan  aplikasi pembantu Biovia Discover Studio.
Penambatan  Senyawa  Inhibitor  Terhadap Protein Target
Selanjutnya  dilakukan  docking  dari masing-masing  ligan  uji,  baik  ligan saquinavir  ataupun  turunannya  dengan menggunakan Autodock Tools yang dijalankan menggunakan Command
Prompt .  Dari  hasil  penambatan  ini  akan diperoleh  nilai  terbaik  ligand  uji,  nilai  ini menunjukan  bahwa  senyawa  inhibitor dengan  bentuk  konformasi  struktur  dan energi  ikatan  ( binding  affinity) terendah untuk  dapat  berikatan  dengan  protein target. Nilai tersebut yang akan dibandingkan dengan nilai terbaik ligan asli (7).

## Analisa Data
Analisis yang dilakukan pada
penelitian  ini  adalah  sifat  fisikokimia
senyawa  berdasarkan  kaidah Lipinski  Rule of  Five, validasi  antara senyawa  inhibitor dengan  protein  target  dengan  target  nilai Root  Mean  Squere  Deviation RMSD  ≤ 2Å.
Setelah  itu  dilakukan  analisis  penambatan molekul  yakni  interaksi  senyawa  inhibitor dengan protein  target  yang  diukur  dengan nilai binding affinity.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Penambatan molekul senyawa inhibitor terhadap protein target 4QGI didapatkan hasil sifat fisikokimia dengan parameter Lipinski rule of five nilai root mean squere deviation (RMSD) dan hasil penambatan molekul antara senyawa inhibitor yang merupakan turunan dari senyawa saquinavir dengan protein target yakni protein dengan kode PDB id : 4QGI berdasarkan nilai binding  affinity. Berikut merupakan  beberapa tabel hasil penelitian ;
Tabel 1. Hasil Prediksi Sifat fisikokimia Berdasarkan Kaidah Lipinski Rule of Five

## Sampel  BM
(g/mol)
Log P HBA  HBD  Torsion Saqui navir 670.84 1.4 5 7 16 1 705.29 1.8 5 7 16 2 739.73 2.2 5 7 16
tabel 1 merupakan predksi sifat fisikokimia awal  senyawa  potensial  obat  baru.  Pada tahap  ini  digunakan  aturan lipinski  rule  of five yang  terdiri  atas  5.  Berat  molekul ≤ 500 merupakan parameter yang mengukur kemampuan molekul obat berdifusi menembus  membran  sel.  Nilai  log  P ≤ 5 menyatakan  kemampuan  molekul  obat terlarut dalam air. Ikatan hidrogen donor ≤ 5  dan  ikatan  hidrogen  aseptor ≤ 10 merupakan  parameter  yang  menyatakan banyaknya  ikatan  hidrogen  yang  terjadi
dari suatu senyawa obat serta torsion ≤ 10 menyatakan  jumlah  putaran  atom  suatu struktur (8). Pada tabel di atas menjelaskan bahwa  senyawa  inhibitor  baik native  ligan dan  turunannya  tidak  memenuhi  kaidah lipinski  rule  of  five .  Suatu  senyawa dinyatakan  tidak  memenuhi  parameter lipinski apabila  terdapat  lebih  dari  satu penyimpangan  (9).  Akan  tetapi,  senyawa turunan memiliki kemiripan sifat
fisikokimia dengan senyawa native ligan.
3 713.91 1.2 5 7 17 4 686.84 0.9 6 8 16 5 773.28 2.5 5 10 17 6 714.89 1.2 5 8 17 7 715.84 0.6 5 9 17 8 685.86 0.9 6 7 16 9 783.84 1.3 5 12 18 10 739.73 2.2 5 7 16 11 695.85 0.7 5 8 16 12 700.87 1.0 5 8 17 13 715.84 0.6 5 9 17 14 740.74 2.0 5 7 17 15 684.87 1.5 5 7 16 16 700.87 1.0 5 8 17 17 739.73 2.2 5 7 16
Tabel 2. Hasil Root Mean Squere Deviation (RMSD)
Nama Protein Center Grid Box RMSD PDBid : 4QGI X : 15.281 Y : -8.169 Z : -9.857 X : 42 Y : 40 Z : 40 0.5027 tabel 2 merupakan tabel
pengujian  nilai  RMSD  yakni  sebagai parameter  yang  digunakan  dalam  proses validasi  metode docking. Dimana  besaran nilai RMSD ≤ 2 Å yang umumnya digunakan sebagai acuan dasar dalam docking molekul (10). Semakin kecil nilai RMSD hal tersebut menandakan  letak  senyawa  inhibitor  yang diprediksi  semakin  baik  hal  ini  dikaenakan konformasinya  semakin  mirip  dengan native ligan (11) . Validasi metode dilakukan
dengan cara re- docking senyawa  inhibitor saquinavir  dengan  protein  target  4QGI (12).  Validasi  dilakukan  dengan  aplikasi Autodock yang  dijalankan  menggunakan bantuan command  prompt. Pada  tahap validasi metode didapati nilai RMSD 0.5027 Å,  hal  ini  berarti  pengaturan  ukuran grid center dan grid  size dikatakan  valid  dan dapat digunakan  untuk penambatan senyawa  turunan  saquinavir  pada  protein
4QGI. Tabel 3. Penambatan Molekul Senyawa Uji Sampel Binding Affinity Saquinavir -12.6 1 -10.74 2 -9.32 3 -9.562 4 -9.707 5 -7.6 6 -8.899 7 -9.192 8 -10.61 9 -7.487 10 -7.172
paling  stabil  (14).  Apabila  terdapat  nilai binding  affinity senyawa  uji  yang  lebih negatif dibandingkan dengan ligan pembandingnya  maka memiliki  selektivitas yang  lebih  baik  terhadap  protein  uji  (15). Berdasarkan  Tabel  3  nilai  terendah  dari native  ligan dengan  tiga  kali  pengulangan adalah -12.6 kcal/mol. Sedangkan senyawa turunan  dengan  nilai  terendah  yakni terdapat  pada  senyawa  turunan  1  yakni  - 11.36 kcal/mol.

## SIMPULAN
Senyawa inhibitor yang merupakan senyawa  turunan  dari  saquinavir  tidak memenuhi  kaidah lipinski  rule  of  five.
Metode  penambatan molekul yang digunakan  sudah  valid  hal  ini  dibuktikan dengan  nilai Root Mean  Squere  Deviation (RMSD)  diperoleh nilai  RMSD  0.5027.  Hasil penambatan  molekul  tujuh  belas  (17) senyawa  uji  dari  turunan  ligan  asli saquinavir  tidak  berpotensi  sebagai  obat
baru,  hal  ini  dinyatakan  dengan  nilai energy  ikat  antara  ligan  dan  reseptor tidak lebih negative atau lebih kecil dari ligan asli. Turunan 1 merupakan turunan dengan nilai binding  affinity terendah  yaitu  -11.36 kcal/mol sedangkan ligan asli memiliki nilai -12.6 kcal/mol.
Penambatan  molekul  dilakukan  dengan menggunakan  aplikasi AutodockTools yang
dijalankan menggunakan bantuan
command  prompt. Penambatan  molekul dilakukan  dengan  menentukan  letak terbaik  dari  suatu  mikro  molekul  yakni ligan  dengan  suatu  makromolekul  yakni reseptor,  penentuan  penambatan  molekul obat  berdasarkan  struktur  ligan  yang memiliki  energi  ikatan  ( binding  affinity) yang  paling  rendah  (13) . Berdasarkan penambatan  molekul  nilai binding  affinity didapatkan  hasil  bahwa  baik  senyawa  uji dan native  ligan memiliki  nilai  binding affinity  yang  negative  (<0)  terhadap
11 -8.948 12 -8.042 13 -7.11 14 -7.475 15 -7.337 16 -9.441 17 -6.779
protein PDB  id:  4QGI.  Nilai binding  affinity berada <0 menandakan  bahwa  hasil penambatan  berada  pada  sisi  aktif  dari reseptor.  Hasil binding  affinity dipilih  dari hasil  yang  paling  negatif.  Nilai  negatif menunjukan  konformasi  ligan  dengan reseptor

## DAFTAR PUSTAKA
1. Leleury,  Z.  A.,  Rumlawang,  F.  Y.,  &
Naraha  AG.  Analisis  Stabilitas  dan
Simulasi  Model  Penyebaran  Penyakit
HIV/AIDS Tipe SIA (Susceptible, Infected, Abstained). Tensor Pure Appl Math J. 2020;1(1):31 – 40.
2. Yulianingsih  E.  Faktor – Faktor  yang
Berhubungan dengan Tindakan Berisiko Tertular HIV / AIDS pada Siswa SMA Negeri di Kota Gorontalo. Jikmu. 2015;5(2a):311 – 21.
3. Mansur  Sididi  Rahman  dan  Yusriani.
High  Risk  Bhaviour  terltular  hiv/aids pada anak nuah kapal. Angew Chemie Int Ed 6(11), 951 – 952. 2020;2:5 – 24.
4. Noble  S,  Faulds  D.  Saquinavir.  Drugs
[Internet]. 1996;52(1):93 – 112. Available from: https://doi.org/10.2165/00003495- 199652010-00007
5. Amin  S.  Docking  Amprenavir  Dan
Senyawa Turunannya Sebagai Anti-Hiv (Human  Immunodeficiency  Virus).  J Kesehat  Bakti  Tunas  Husada  J  Ilmu-
ilmu  Keperawatan,  Anal  Kesehat  dan Farm. 2015;9(1):67.
6. Pratama  AA,  Rifai  Y,  Marzuki  A. Docking  Molekuler  Senyawa 5,5’ - Dibromometilsesamin.  Maj  Farm  dan
Farmakol. 2017;21(3):67 – 9. 7. Sukmawaty  E,  Susanti  S,  Masriany  M. Penambatan Molekuler Senyawa Cendawan  Endofit  Trichoderma  sp. Sebagai  Inhibitor  Protein  Low  Density Lipoprotein,  Enzim  Lanasterol  14 Demetilase dan Lipase Yang Bertanggung Jawab  Dalam  Dermatitis Sebroik. J Ilm Ibnu Sina Ilmu Farm dan Kesehat. 2021;6(1):98 – 107.
8. Nusantoro  YR,  Fadlan  A.  Analisis  Sifat Mirip  Obat,  Prediksi  ADMET,  dan
Penambatan  Molekular Isatinil-2- Aminobenzoilhidrazon  dan  kompleks logam  transisi  Co(II),  Ni(II),  Cu(II), Zn(II)  Terhadap  BCL2-XL.  Akta  Kim Indones. 2020;5(2):114.
9. Ami  Fini  Faqiha,  Indrawijaya  YYA, Suryadinata A, Amiruddin M, Mutiah R.
Potensi  Senyawa  Nitazoxanide  dan Arbidol  sebagai  Antivirus  SARS-CoV-2 terhadap  Reseptor  NSP5  (7BQY  dan 2GZ7)  dan  ACE2  (3D0G  dan  1R4L).  J Food Pharm Sci. 2022;5(1):570 – 83. 10. Mardianingrum R, Herlina T, Supratman U. ISOLASI DAN MOLECULAR  DOCKING  SENYAWA  6,7- DIHIDRO-17- HIDROKSIERISOTRIN
DARI  DAUN  DADAP  BELENDUNG (Erythrina  poeppigiana)  TERHADAP AKTIVITAS  SITOTOKSIK  ANTIKANKER PAYUDARA  MCF-7.  Chim  Nat  Acta.
2015;3(3):90 – 3.
11. Docking  SM,  Dynamic  M,  Prediksi
DAN, Muttaqin FZ, Ismail H, Muhammad  HN,  et  al.  TOKSISITAS SENYAWA TURUNAN ALKALOID NAFTIRIDIN SEBAGAI INHIBITOR PROTEIN  KASEIN  KINASE  2- α PADA KANKER LEUKEMIA. 2019;2. 12. Ngurah  G,  Candra  H,  Adnyana  IM, Wijaya P. Molecular Docking Kaempferol sebagai Antiinflamasi
pada  Aterosklerosis  secara  In  Silico Molecular Docking Kaempferol as Anti- Inflammatory  in  Atherosclerosis  in Silico. 2021;7(1):13 – 8.