Jurnal Penelitian dan Pengkajian Ilmu Pendidikan:
e-Saintika https://e-journal.litpam.org/index.php/e-Saintika
pp. 1-6
Virtual screening: prediksi potensi 8-shogaol terhadap c-Jun N- Terminal Kinase (JNK)
1* Yohanes Bare, 2 Mansur S, 3 Sri Sulystyaningsih Natalia Daeng Tiring, 4 Dewi Ratih Tirto Sari, 5 Andri Maulidi
1, 2, 3 Universitas Nusa Nipa, Jl. Kesehatan No. 03, Maumere, Indonesia, 86111
4 Universitas Brawijaya, Jl. Veteran, Malang, Jawa Timur, Indonesia 65145
5 Universitas Palangka Raya, Jl. Yos Sudarso, Palangka Raya, Kalimantan Tengah, Indonesia 73112
*Corresponding Author e-mail: bareyohanes@gmail.com
Received: November 2019; Revised: January 2020; Published: March 2020

## Abstrak
JNK adalah gen yang berperan dalam metabolisme DMT2. Dalam pengobatan T2DM digunakan JNK sebagai potensi  terapi  dengan  menggunakan  bahan  alam.  8-shogaol  adalah  komponen  kimia  yang  terkandung  dalam jahe yang memiliki aktivitas antioksidan. Tujuan dari penelitina ini adalah menginversitagasi dan menganalisis peran 8-shogaol terhadap JNK. Protein JNK (ID: 464Y) diperoleh dari Protein Data Bank dan ligan 8-shogaol (CID:6442560 ) didapat dari pubchem. Ligan dan protein didocking menggunakan Hex 8.0.0. File dalam bentuk pdb  divisualtisasi  dan  analisis  menggunakan  Discovery  Studio  Client  4.1  software.  Interaksi  ligan-protein menunjukan ikatan hidrogen pada residu asam amino LYS93 dan van der Waals pada 18 residu asam amino dengan  energi  ikatan-289.68cal/mol.  Interkasi  ini  berpotensi  sebagai  penghambat  kerja  JNK  dan  dapat digunakan dalam terapi DMT2.
Kata Kunci: 8-shogaol, Jahe, In Silico, JNK, T2DM

## Virtual screening: potential prediction of 8-shogaol againts c-Jun N- Terminal Kinase (JNK)

## Abstract
JNK  is  one  of  gene  that  has  a  role  in  T2DM  condition.  To  curve  T2DM  use  JNK  as  potential  healing  using natural compounds. Eight-shogaol which found in ginger has function as a antioxidant.. The aim of the research is to investigate and analyze role 8-shogaol againts JNK. Protein JNK (ID: 464Y) was taken from Protein Data Bank and ligand 8-shogaol (CID:6442560 ) acquired from pubchem. Ligand and protein model were docked using Hex  8.0.0  software.  Visualization  and  analysis  molecular  interactions  by  the  Discovery  Studio  Client  4.1 software. Interaction ligand--protein showed one hydrogen bond in amino acid residue  LYS93 and formed van der Waals in eighteen amino acid residues which energy binding -289.68cal/mol. This interaction has a potential to inhibit JNK role and lead to therapy T2DM.
Keywords: 8-shogaol, Ginger, In Silico, JNK, T2DM
How  to  Cite:  Bare,  Y.,  S,  M.,  Tiring,  S.,  Sari,  D.,  &  Maulidi,  A.  (2020).  Virtual  Screening:  Prediksi potensi  8-shogaol  terhadap  c-Jun  N-Terminal  Kinase  (JNK).  Jurnal  Penelitian  dan  Pengkajian  Ilmu Pendidikan: e-Saintika, 4(1), 1-6. doi: https://doi.org/10.36312/e-saintika.v4i1.157
https://doi.org/10.36312/e-saintika.v4i1.157
Copyright© 2020, Bare et al This is an open-access article under the CC-BY-SA License.

## PENDAHULUAN
Diabetes  melitus  tipe  2  (DMT2)  adalah  penyakit  degeneratif  dengan  karakteristik kondisi  gula  yang  sangat  tinggi  didalam  darah.  Data  badan  Kesehatan  Dunia  (WHO) melaporkan  terjadi  peningkatan  penderita  DMT2  dan  Indonesia  menempati  peringkat  5  di kawasan  Asia  Pasifik  (Bare  et  al.,  2018).  Berbagai  metode  penyembuhan  dilakukan  dengan
pengobatan,  akan  tetapi  terdapat  kajian  nutrigenomik  dengan  mencari  gen-gen  yang  terkait dengan  penyakit  DMT2. C-Jun Terminal Kinase (JNK) adalah gen berperan terhadap kondisi  diabetes.  JNK  memiliki  fungsi  dalam  jalur  metabolisme  diabetes. Penyembuhan diabetes memiliki korelasi dengan kamponen penyembuhan berbagai macam  penyakit.  Gen  JNK  menjadi  target  terapi  dalam  penyembuhan  diabetes mellitus (Cui et al., 2007). Pada penelitian sebelumnya Bare et al, (2018) menemukan beberpa pita protein tidak terkespresi pada kondisi diabetes mellitus tipe 2. Hal ini menyebabkan terjadinya peningkatan inflamasi.  Salah satu terapi yang digunakan dalam  pengobatan  diabetes  mellitus  adalah  menggunakan  bioaktif  kimia  yang berasal dari alam karena memiliki toksisitas yang rendah (Kesuma et al., 2018).
Rimpang  jahe  (Zingiber  officinale  Roscoe)  famili  Zingiberaceae  merupakan salah  satu  tanaman  rimpang  yang  tersedia  di  alam.  Didalam  jahe  segar  terdapat terdapat beberapa kandungan kimia yaitu 4-, 6-, 8-, 10-, dan 12-gingerol, 6-, 8-, 10- shogaol,  ﬂavonoid,  phenolik  (Ghasemzadeh  et  al.,  2018).  Penelitian  sebelumnya telah  mengungkapkan  bahwa  shogaol  adalah  produk  dari  jahe  kering  dan menunjukkan aktivitas biologis yang lebih tinggi termasuk aktivitas antikanker dan antioksidan  (Bhattarai  et  al.,  2001).  Penelitian  Tiring  et  al.,  (2019)  menemukan adanya  kandungan  dari  6-shogaol  sebagai  inhibitor  JNK  dan  Penelitian  Bare  et  al, (2019)  melaporkan  aktivitas  inhibitor  6-gingerol  terhadap  gen  JNK.  Keterbaruan dalam  penelitain  ini  adalah  belum  diidentifikasi  mengenai  manfaat  kandunagn  8- shogaol dalam jahe memiliki potensi sebagai terapi  dalam menurunkan prevelensi kasus  DMT2  secara  nutrigenomik.  Tujuan  dari  penelitian  ini  menginvestigasi  dan menganalisis potensi 8-shogaol dalam rimpang jahe terhadap gen JNK secara virtual screening.

## METODE Persiapan Protein dan Ligan
Database Protein Data Bank
(database http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do) diperoleh  protein  model  c-Jun  N- terminal  kinases  (JNK)  dengan  ID:  464Y  Ligan  8-shogaol  dengan  CID:6442560 diperoleh  dari  database  PubChem.  Energi  yang  dimiliki  oleh  8-shogaol diminimalisir  olehperangkat  lunak  PyRx  virtual  screening  program  Open  Babel  tool dan  selanjutnya  8-shogaol  diubah  kedalam  bentuk  pdb.  Proses  selanjutnya  adalah dihilangkan  molekul  air  atau  ligan  yang  berikatan  dengan  protein  JNK menggunakan Discovery Studio Client 4.1 (Bare et al., 2019).

## Interaksi Molekuler
Model  protein  JNK  dan  ligan  8-shogaol  analisis  dengan  aplikasi  HEX  8.0.0. Hasil  yang  diperoleh  dalam  bentuk  file  pdb,  data  pdb  divisualisaikan  kemudian dianalisismenggunakan  perangkat  lunak  Discovery  Studio  Client  4.1.  Proses  analisis meliputi  energi ikatan yang terbentuk antara ligan-protein, jumlah dan jenis residu asam amino, jenis ikatan hidrogen dan adanya gaya van der waals yang terbentuk antara ligan dan protein (Bare et al., 2019).

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Ikatan  antara  protein  JNK  dan  Ligan  8-shogaol  membentuk  interaksi  (gaya van Der waals) pada 18 residu asam amino (SER193, GLY71, GLY73, ILE70, ILE124, ASP150,  VAL78,  VAL196,  LEU148,  LEU206,  MET146,  MET149,  ALA74,  ALA91, ALA151,  ASN152,  GLN155,  dan  GLU147)  dan  ligan  8-shogaol.  Interaksi  ligan  dan
protein membentuk ikatan hidrogen pada residu asam amino LYS93 berupa ikatan hydrogen  convention.    Ikatan  yang  terjadi  antara  8-shogaol  dan  JNK  membentuk energi dengan besar energi sebesar -289.68cal/mol (Tabel 1).
Gambar 1. Molekular interaksi antara 8-shogaol dan c-Jun N-terminal kinases (JNK). a.  ikatan  yang  terbentuk  anatara  8-shogaol-  c-Jun  N-terminal  kinases (JNK), b. tampilan 3 Dimensi, c. Perbesaran interaksi 8-shogaol- c-Jun N- terminal kinases (JNK), d. tampilan 2 Dimensi
Gambar  2.  Tampilan  permukaan  interaksi  8-shogaol  dan  protein  c-Jun  N-terminal kinases  (JNK).  a.  Muatan  permukaan  ligan,  b.  Ikatan  hydrogen  ligan- protein,  c.  Hidrofobisitas,  d.  Aromatic,  e.  Ionisasi  f.  Solvent  accessible surface (SAS)
Permukaan kompleks yang terbentuk antara 8-shogaol dan c-Jun N-terminal kinases  (JNK)  menunjukkan  warna  coklat  yang  terrlihat  disebagian  ebsar permukaan mengindikasikan tingkat hidrofobisitas yang tinggi (Gambar 2c). Warna ungu yang terlihat pada permukaan mengindikasikan 8-shogaol bersifat donor dan warna  hijau  yang  terlihat  pada  permukaan  mengartikan  memiliki  sifat  acceptor terhadap JNK (Gambar 2b). Cincin aromatic yang terbentuk di satu tempat (Gambar 2d).  Ligan  memiliki  muatan  0  dan  bersifat  netral  (Gambar2e).  Warna  biru  yang mendominasi  permukaan  kompleks  mengindikasikan  Nilai  solvent  accessible surface  (SAS)  8-shogaol  cukup  tinggi  (Gambar  2f).  Cukup  tingginya  nilai  SAS memiliki  korelasi  terhadap  tingkat  gaya  yang  terjadi  van  der  Waals  antara  8- shogaol-JNK.

## Tabel 1. Interaksi molekular antara ligan 8-shogaol dan protein JNK
Interaksi Energi (cal/mol) Nama Jarak Kategori Ikatan Kimia Kimia  Ke Kimia 8-shogaol dan  c-Jun  N- terminal kinases (JNK) -289.68 A:LYS93:HZ2 - :LIG1:O 2.46506  Hydrogen Bond Conventional Hydrogen Bond H- Donor H- Acceptor A:LYS93:HE2 - :LIG1:O 2.79954  Hydrogen Bond Carbon Hydrogen Bond H- Donor H- Acceptor
Diabetes  melitus  tipe  2  (DMT2)  adalah  penyakit  metabolik  dan  ditandai dengan  resistensi  insulin  dan  penurunan  fungsi  sel  beta  pankreas.  Kurangnya sensitifitas  insulin  pada  diabetes  memiliki  korelasi  terhadap  fungsi  kinerja  JNK. Salah  satu  kerja  JNK  adalah  berperan  utama  dalam  memodulasi  aksi  insulin  dan diabetes melitus tipe 2 (Aguirre et al., 2000). Aktivasi JNK menyebabkan disfungsi sel β dan menganggu produksi insulin. Aksi JNK dalam sel β pankreas serta situs perifer aksi insulin menyebabkan kerusakan sekresi insulin pada sel beta  pancreas sehingga  menyebabkan  resistensi  insulin  pada  DMT2  (Cui  et  al.,  2007).  JNK memiliki  pengaruh  terhadap  sel  target  insulin.  Kinerja  JNK1/2  langsung memfosforilasi IRS1 dan IRS2 pada residu serin dan treonin. Fosfori;asi yang terjadi menyebabkan  penurunan  fosforilasi  tirosin  dari  molekul  IRS12  dan  jalur pensinyalan PI3K-AKT sebagai respons terhadap insulin (Solinas & Becattini, 2017).
Senyawa  8-shogaol  yang  terkandung  dalam  jahe  memiliki  aktivitas  pada residu  asam  amino  LYS93.  Residu  asam  amino  LYS93  berikatan  dengan  8-shogaol dan membentuk ikatan hydrogen dan berpotensi untuk menutup salah sati sisi aktif JNK.  Penghambatan  pada  salah  satu  sisi  ini  memiliki  peran  yang  sangat  penting terhadap  kinerja  sel-sel  target  insulin.  Penghambatan  JNK  akan  mengembalikan fungsi fosforilasi IRS1 dan IRS2 menjadi PI3K selanjutnya menjadi AKT. AKT yang di  bentuk  akan  menghasilkan  Insulin  Metabolic  Action.  Dengan  kembalinya  fungsi dari insulin sehingga dapat mengurasi kadar gula didalam darah.

## KESIMPULAN
Senyawa  kimia  8-shogaol  yang  terkandung  dalam  jahe  memiliki  potensi  sebagai terapi DMT2. Terapi ini dilakukan dengan menghambat JNK yang berperan dalam metabolisme DMT2. Interaksi ligan dan protein menunjukan ikatan hidrogen pada residu  asam  amini  LYS93  serta  van  der  Waals  pada  18  residu  asam  amino.  Energi
yang terbentuk dari interaksi ligan dan protein sebesar -289.68cal/mol. Interkasi ini berpotensi sebagai penghambat kerja JNK dan dapat digunakan dalam terapi DMT2.

## SARAN
Perlu dilakukan penelitian lanjutan didalam laboratorium tentang kinerja dari 8-shogaol sebagai terapi DMT2 melalui JNK.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan  terima  kasih  kepada  pihak-pihak  yang  sudah  membantu  penulis dalam melakukan penelitian ini terutama kepada Universitas Nusa Nipa Maumere yang sudah membantu dan mendukung demi terlaksana dan selesainya penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Aguirre, V., Uchida, T., Yenush, L., Davis, R., & White, M. F. (2000). The c-Jun NH- terminal  Kinase  Promotes  Insulin  Resistance  during  Association  with  Insulin Receptor Substrate-1 and Phosphorylation of Ser. Journal of Biological Chemistry, 275(12), 9047–9054. https://doi.org/10.1074/jbc.275.12.9047
Bare, Y., Kuki, A. D., Rophi, A. H., & Candrakirana, G. (2019). Prediksi Asam Kuinat Sebagai  Anti-Inflamasi  Terhadap  COX-2  Secara  Virtual  Virtual  Prediction  of Quinic  Acid  As  Anti-Inflammation  of  COX-2.  Biota:  Jurnal  Ilmiah  Ilmu-Ilmu Hayati, 4, 6. https://doi.org/10.24002/biota.v4i3.2516
Bare, Y., Marhendra, A., Sasase, T., & Fatchiyah, F. (2018). Differential Expression of IL-10  Gene  and  Protein  in  Target  Tissues  of  Rattus  Norvegicus  Strain  Wistar Model  Type  2  Diabetes  Mellitus  (T2DM).  Acta  Informatica  Medica,  26(2),  87. https://doi.org/10.5455/aim.2018.26.87-92
Bare, Y., Maulidi, A., Sari, D. R. T., & Tiring, S. S. N. D. (2019). Studi in Silico Prediksi Potensi  6-Gingerol  sebagai  inhibitor  c-Jun  N-terminal  kinases  (JNK).  Jurnal
Jejaring Matematika dan
Sains, 1(2), 59–63.
https://doi.org/10.36873/jjms.v1i2.211
Bare, Y., Sari, D. R. T., Rachmad, Y. T., Krisnamurti, G. C., & Elizabeth, A. (2019). In Silico  Insight  the  Prediction  of  Chlorogenic  Acid  in  Coffee  through Cyclooxygenase-2  (COX2)  Interaction.  Biogenesis:  Jurnal  Ilmiah  Biologi,  7(2). https://doi.org/10.24252/bio.v7i2.9847
Bhattarai, S., Tran, V. H., & Duke, C. C. (2001). The Stability of Gingerol and Shogaol in  Aqueous  Solutions.  Journal  of  Pharmaceutical  Sciences,  90(10),  1658–1664. https://doi.org/10.1002/jps.1116
Cui,  J.,  Zhang,  M.,  Zhang,  Y.,  &  Xu,  Z.  (2007).  JNK  pathway:  Diseases  and therapeutic potential. Acta Pharmacologica Sinica, 28(5), 601–608. https://doi.org/10.1111/j.1745-7254.2007.00579.x
Ghasemzadeh, A., Jaafar, H., Baghdadi, A., & Tayebi-Meigooni, A. (2018). Formation of  6-,  8-  and  10-Shogaol  in  Ginger  through  Application  of  Different  Drying Methods:  Altered  Antioxidant  and  Antimicrobial  Activity.  Molecules,  23(7), 1646. https://doi.org/10.3390/molecules23071646
Kesuma,  D.,  Siswandono,  S.,  Purwanto,  B.  T.,  &  Hardjono,  S.  (2018).  Uji  in  silico Aktivitas  Sitotoksik  dan  Toksisitas  Senyawa  Turunan  N-(Benzoil)-N’- feniltiourea  Sebagai  Calon  Obat  Antikanker.  JPSCR :  Journal  of  Pharmaceutical Science and Clinical Research, 3(1), 1. https://doi.org/10.20961/jpscr.v3i1.16266
Solinas, G., & Becattini, B. (2017). JNK at the crossroad of obesity, insulin resistance, and cell stress response. Molecular Metabolism, 6(2), 174–184. https://doi.org/10.1016/j.molmet.2016.12.001
Tiring, S. S. N. D., Bare, Y., Maulidi, A., Nugraha, F. A. D., & S, M. (2019). Studi In Silico:  Prediksi  Potensi  6-Shogaol  dalam  ZIngiber  officinale  sebagai  Inhibitor JNK. Al Kimia, 07(02). https://doi.org/10.24252/al-kimia.v7i2.10638