## MOLECULAR DOCKING SENYAWA (8)-SHOGAOL SEBAGAI OBAT ANTIKANKER
Cindy Nur Syaqila, Jesi Pebralia * , Tika Restianingsih, Nur Saria Hrp
1 Program Studi Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Jambi, Jl. Jambi-Muaro Bulian, KM.15, Muaro Jambi, 36361, Indonesia
* email: jesipebralia@unja.ac.id

## ABSTRAK
Tumbuhan jahe merupakan sumber antioksidan yang baik dan dapat digunakan sebagai suplemen antioksidan. Beberapa komponen yang terdapat di dalam jahe dapat berefek untuk mrncegah kanker dengan menginduksi apoptosis pada sel kanker atau sel yang mengalami transformasi. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis interaksi terbaik senyawa (8)-Shogaol terhadap protein BRAF, MTOR, IGF1R, FGFR1, PDGF2 yang merupakan protein kanker. Penelitian ini menggunakan metode molecular docking, yaitu metode desain obat berbasis komputasi yang digunakan untuk memprediksi hubungan suatu atom dan molekul.  Metode ini dapat dilakukan menggunakan beberapa software salah satu nya yaitu pyrx. Hasil molekular docking menunjukan potensi terbaik interaksi senyawa (8)-Shogaol terhadap protein MTOR  dengan  nilai  binding  affinity  -6.3  kkal/mol,  nilai  RMSD  nya  sebesar  1.879 Å dan  berikatan  hidrogen  dengan  Asp2357, Val2240.  Berdasarkan  hasil  penelitian  ini  dapat  disimpulkan  bahwa  senyawa  (8)-Shogaol  yang  berinteraksi  dengan  protein  MTOR memiliki potensi sebagai obat antikanker dibuktikan dengan nilai binding affinity terbaik dan nilai RMSD ≤ 2.
Kata Kunci: Molecular Docking; Kanker; Jahe

## ABSTRACT
[Titel:  Molecular  Docking  of  Compound  (8)-Shogaol  as  an  Anticancer  Drug] Molecular  dynamics  research  has  been conducted on ginger (Zingiber offcinale) as an anti-cancer drug. Ginger is a good source of antioxidants and can be used as an antioxidant supplement. Some components contained in ginger can have an effect to prevent cancer by inducing apoptosis in cancer cells or cells that undergo transformation. This study aims to see the best interaction of (8)-Shogaol compounds with BRAF, MTOR, IGF1R, FGFR1, PDGF2 proteins which are cancer proteins. Molecular docking is a computational-based drug design method used to predict the relationship of an atom and molecule. This method can be done using several software, one of which is pyrx. The results of molecular docking showed the best results of compound (8)-Shogaol interaction with MTOR protein with binding affinity value of -6.3 kcal/mol, RMSD value of 1.879 Å and hydrogen bonded with Asp2357, Val2240. Based on the results of this study, it can be concluded that (8)-Shogaol compounds that interact with MTOR proteins have potential as anticancer drugs as evidenced by the best binding affinity value and RMSD value ≤ 2.
Keywords: Molecular Docking; Camcer; Ginger

## PENDAHULUAN
Secara  turun  temurun  bangsa  Indonesia  telah mengenal  dan  juga  menggunakan  tanaman  sebagai obat tradisional untuk menangani masalah kesehatan. Sebagian  besar  masyarakat  di  Indonesia  memilih untuk mengkonsumsi obat herbal dibandingkan obat- obatan berbahan kimia yang beredar di pasaran. Hal ini dikarenakan efek negatif jangka panjang dari obat berbahan  kimia  tersebut  (Adiyasa  &  Meiyanti, 2021)(Sumayyah & Salsabila, 2017). Tumbuhan jahe merupakan  sumber  antioksidan  yang  baik  (Shirin Adel  &  Prakash,  2010).  Beberapa  komponen  yang
terdapat di dalam jahe dapat berefek untuk mencegah kanker  dengan  menginduksi  apoptosis  pada  sel kanker  atau  sel  yang  mengalami  transformasi(Lee  & Surh,  1998).  Jahe  dan  senyawa  aktifnya  juga memberikan  efek  penghambatan  terhadap  enzim kunci  yang  terkait  dengan  perkembangan  kanker termasuk  sitokrom  450,  siklooksigenase-2,  matriks metalloproteinase-2  dan  -9,  telomerase,  dan leukotrien A4 hidrolase(Mahomoodally et al., 2021). Docking  molecular  adalah  metode  komputasi  yang berguna  untuk  mengetahu  apakah  suatu  molekul tertentu  mempunyai  aktifitas  sebelum  diuji  lab.
Metode  ini  dapat  dilakukan  menggunakan  beberapa software salah satu nya yaitu pyrx (Pawar & Rohane., 2021). Molecullar docking atau penambatan moleku adalah simulasi komputer dimana atom dan molekul akan  berinteraksi  dalam  jangka  waktu  tertentu dengan  pendekatan  secara  fisik  yang  diketahui memberikan  pandangan  dari  gerak  dan  partikel. Molecullar  docking  merupakan  tahapan  lebih  lanjut dari  mekanika  molekuler(Karyawati  &  Ruswanto, 2014).  Prosedur  docking  melibatkan  dua  langkah utama:  prediksi  konformasi  ligan  dan  posisi  dan orientasi  pada  situs  (biasanya  disebut  sebagai  pose) dan penilaian afinitas yang mengikat. Metode docking dapat  digunakan  untuk  mempelajari  interaksi  antara satu obat dengan satu reseptor target (docking) serta mempelajari satu obat dengan banyak reseptor target (reverse docking)(Fiona et al., 2024).

## METODE
Studi  interaksi  dan  prediksi  afinitas  senyawa (8)-shogaol  terhadap  reseptor  target  protein  kanker dilakukan  dengan  metode  komputasi.  Metodologi pada  penelitian  ini  berdasarkan  pada  pemodelan simulasi molecular docking senyawa uji dengan protein target.  Alat  dan  bahan  yang  digunakan  dalam penelitian kali ini yaitu, laptop, Software Pyrx, Discover studio,  dan  Pymol,  Webserver  SwissTarget,  SuperPred, SwissModel .
Penelitian  ini  diawali  dengan  pemilihan  ligan target yang dipilih melalui situs PubChem dan diunduh struktur  3D  nya.  Protein  target  dipilih  melalui beberapa  proses  yaitu  pertama  dilakukan  pencarian protein  menggunakan  situs SwissTarget dan SuperPred dengan cara memasukkan isomeris smiles dari Ligan target kemudian daftar protein yang di dapat akan di analisis  menggunakan  situs String-db dengan  cara memasukkan  daftar  protein  yang  telah  di  dapat  lalu protein  dapat  ditentukan  dari  hasil  analisis  pada String-db.
Ligan  uji  dan  protein  target  sudah  ditentukan kemudian  di  preparasi  menggunakan  aplikasi Pymol .
Tahap ini bertujuan untuk menghilangkan molekul air dan  senyawa non-residu  asam  amino.  Proses docking akan  dilakukan  menggunakan  aplikasi Pyrx yang  di dalam  nya  sudah  terdapat Autodock  Vina dan Open Babel dengan  cara  menginput  struktur  3D  dari  ligan uji  pada  menu Open  babel yang  bertujuan  untuk mengecilkan energi dari ligan uji. Lalu input protein target pada menu autodock vina .
Hasil docking dari Pyrx disimpan  dengan  format pdb.  Hasil  docking  yang  sudah  tersimpan  akan  di
buka  menggunakan  aplikasi Pymol yang  bertujuan untuk  menvisualisasikan  hasil docking serta  mencari nilai root mean square deviation (RMSD). RMSD dalam konteks  docking  molekul  adalah  ukuran  yang digunakan untuk mengukur perbedaan antara dua set koordinat  atom.  Nilai  RMSD  dicari  dengan  cara menginput  file  hasil  docking  dan  file  protein  yang belum  di  docking.  Lalu  dengan  menginput  instruksi “align  obj1,  obj2,  cycles=0,  transform=0”  di pymol dan  mengganti  “obj1”  “obj2”  dengan  nama  file  hasil docking  dan  file  protein  yang  belum  di docking . Selanjutnya  simpan  hasil  visualisasi  tersebut. Hasil visualisasi  yang  sudah  dilakukan  menggunakan pymol akan  dibuka  menggunakan  aplikasi Discovery  Studio Visualizer yang bertujuan untuk menganalisis interaksi ligan dan ikatan asam amino yang terbentuk.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Preparasi  ligan  uji  menghasilkan  gambaran penampang  yang  divisualisasikan  ke  dalam  bentuk  2 dimensi  (2D)  dan  3  dimensi  (3D)  sebagaimana ditampilkan pada gambar 1.
(a)
(b)
Gambar 1 . Ligan uji (8)-Shogaol 2D (a), ligan uji (8)- Shogaol 3D (b)
Setelah  menentukan  ligan  uji,  selanjutnya ligan  uji  yang  telah  dipilih  akan  dikaji  potensi  nya sebagai  obat  anti  kanker  melalui  aplikasi  Way2Drug dan  hasilnya  dapat  dilihat  di  pada  Tabel  1  dimana apabila nilai Pa ≥ 0.3 dapat dikatakan bahwa peluang tersebut telah terbukti secara in sillico jika nilai Pa ≥ 0.7  dapat  dikatakan  bahwa  peluang  tersebut  telah
terbukti secara lab basah. Pada Tabel 1 Sebagian besar menujukkan bahwa (8)-Shagaol telah tebukti secara in sillico dan lab basah dapat berperan aktif di beberapa aktivitas  biologis  yang  dapat  menghambat  proses terjadinya kanker.
Tabel  1. Hasil  pengkajian  ligan  uji  pada  aplikasi Way2Drug
Jenis Aktivitas Biologis Probability Active (Pa) MMP9 expression inhibitor 0,863 Preneoplastic conditions treatment 0,873 Platelet derived growth factor receptor kinase inhibitor 0,559 MAP kinase stimulant 0,564 Anticarcinogenic 0,475 Cancer  associated  disorders treatment 0,302 Protein kinase stimulant 0,375 Antineoplastic (breast cancer) 0,256 Prostate cancer treatment 0,237 Antineoplastic (small cell lung cancer) 0,249
Pada  tahap  kedua  yaitu  pemilihan  protein target kami menggunakan beberapa web server yaitu SwissTargerPrediction dan SuperPred lalu dari hasil kedua webserver tersebut kami menganalisis hasil pencarian dari  kedua  webserver  tersebut  menggunakan webserver String-db
Gambar 2. Peta Protein Target
Pada  gambar  1.  Menunjukkan  hasil  anasilis  protein target  yang  berhubungan  dengan  penyakit  kanker.
Dapat disimpulkan bahwa protein (Braf, Mtor, Igf1r, Pdgfrb dan Fgrr1) yang menunjukan beberapa warna berbeda  maka  akan  semakin  erat  kaitan  nya  dengan penyakit  kanker.  Penyiapan  struktur  protein  target yang  digunakan  akan  menentukan  prediksi  interaksi yang  terjadi.  Pada  tahap  ini,  struktur  tiga  dimensi dari setiap protein target dicari menggunakan RCSB PDB  lalu  akan  dilakukan  validasi  dan  pemodelan Struktur 3D menggunakan situs SwissModel.
Tabel 2 . Identitas Protein Target Molecule Name Code Classifica tion PDB Code Serine/threonin e-protein kinase B-raf BRAF Transferase 7mfd Serine/threonin e-protein kinase mTOR MTOR Transferase 6zwm Platelet-derived growth factor subunit B PDGF2 Transferase 3mjg Insulin-like growth factor 1 receptor IGF1R M embrane Protein 7v3p Fibroblast growth factor receptor 1 FGFR1 Growth Factor 1csv
Nilai RMSD masing-masing makro molekul ditampilkan pada tabel 3.
Tabel 3. Nilai RMSD ligan dan protein MACROMOLECULE RMSD BRAF 2.138 MTOR 1.879 IGF1R 2.033 PDGF2 2.079 FGFR1 2.280 Tabel  3.  Menunjukkan  nilai  RMSD  dari  kelima
Protein  target  dimana  protein  Mtor  menunjukkan nilai  RMSD  ≤  2.  Nilai  RMSD  digunakan  sebagai parameter  evaluasi  proses  docking  untuk  melihat apakah  proses  yang  dijalankan  sudah  benar,  dan melihat  seberapa  besar  perubahan  ligan  alami sebelum  dan  sesudah  proses docking dilakukan. Metode  docking  dikatakan  reliable  /  valid  apabila nilai RMSD 2 Å(Lee & Surh, 1998)
Tabel 4 . Hasil docking molekuler terhadap ligan (8)- Shagaol Resepto r Banding Affinity (kkal/mo l) Interaksi Residu Asam Amino Hidroge n Non- hidroge n BRAF -5.7 Asp20, Tyr19, Glu17 Arg18, Ala54, Tyr19, Ala54, Phe243 MTOR -6.3 Asp2357, Val2240 Ile2356, Ile2163, Pro2169, Leu2185, Tyr2225, Trp2239 IGF1R -5.4 - Tyr113, Tyr115 PDGF2 -5.3 Asn298, Thr140 Val242, Val297, Phe138 FGFR1 -5.2 Lys23, Lys37 Lys20, Lys35, His26
Dari  proses  docking  akan  dihasilkan  energi ikatan  yang  merupakan  parameter  kestabilan konformasi  antara  ligan  dengan  reseptor  dan jumlah ikatan interaksi antara ligan dan target reseptor baru. Binding affinity adalah energi ikatan yang diperlukan untuk  membentuk  kompleks  protein  ligan  yang dipengaruhi  oleh  total  energi  ikat  pada  kompleks protein-ligan(Wiantini & Laksmiani, 2022).
Berdasarkan  hasil  docking  molekuler  pada Tabel 4. dapat diketahui bahwa kelima protein target mempunyai  nilai ∆𝐺 𝑏𝑎𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔 yang  baik  terhadap senyawa (8)-Shagaol. Protein Mtor dan Braf memiliki nilai ∆𝐺 𝑏𝑎𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔 terbaik  diantara  kelima  protein yaitu -6.3 kkal/mol dan -5.7 kkal/mol.
(a) (b)
(c) (d) (e) (f)
Gambar 3. Interaksi ligan pada protein target (a) Mtor,
(b) Fgfr1, (c) Igf1r, (d) Pdgf2, (e) Braf, (f) keterangan warna
Hasil  docking  menunjukkan  interaksi  ligan yang  terjadi  pada  protein  Mtor  memiliki  ikatan hydrogen  dengan  Asp2357,  Val2240  pada  atom  O dan  H.  Pada  protein  Pdgf2  ,  atom  O  berikatan dengan  Asn298,  Thr140.  Protein  Fgf1r  memiliki ikatan  hydrogen  dengan  Lys23  pada  atom  O  dan Lys37  pada  atom  H.  protein  Braf  memiliki  ikatan hidrogen  dengan  Asp20,  Tyr19  pada  atom  O  dan Glu17  pada  atom  H,  sedangkan  protein  Igf1r  tidak memiliki ikatan hydrogen dan hanya memiliki ikatan hidrofobik tipe Pi-Alkyl dengan Tyr113. Ikatan yang terjadi terutama pada sisi aktif asam amino digunakan untuk prediksi sementara dan dijadikan sebagai dasar penentuan senyawa dengan aktivitas terbaik(Koentjoro & Prasetyo, 2020). Adanya ikatan gaya  hidrofobik  serta  gaya  van  der  Waals  berperan positif dalam memperkuat ikatan tersebut. Selain itu, ikatan  tersebut  juga  memberikan  kestabilan  antara ligan dan protein.
(a) (b) (c) (d) (e)
Gambar 4. Biding site (8)-shogaol antara (a) Braf (b) Fgfr1 (c) Igf1r (d) Mtor (e) Pdgf2

## KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  dapat disimpulkan  bahwa  senyawa  (8)-Shogaol  yang berinteraksi  dengan  protein  Mtor  memiliki potensi  sebagai  obat  antikanker  dibuktikan dengan nilai binding affinity -6.3 kkal/mol, nilai RMSD  1.879 Å dan  mampu  membentuk  ikatan hidropobik  tipe  Pi-Alkyl  dengan  Pro2169, Ile2163, Leu2185, Ile2356.

## DAFTAR PUSTAKA
Adiyasa, M. R., & Meiyanti, M. (2021). Pemanfaatan obat  tradisional  di  Indonesia:  distribusi  dan faktor  demografis  yang  berpengaruh.  Jurnal Biomedika Dan Kesehatan, 4(3), 130-138. Ekawasti,  F.,  Sa’diah,  S.,  Cahyaningsih,  U., Dharmayanti,  N.  L.  P.  I.,  &  Subekti,  D.  T.
(2021).  474Molecular  Docking  Senyawa  Jahe Merahdan  Kunyit  pada  Dense  Granules Protein-1Toxoplasma gondii dengan Metode In Silico. Jurnal  Veteriner , 22 (4),  474–484. https://doi.org/10.19087/jveteriner.2021.22 .4.474.
Fiona,  F.,  Pebralia,  J.,  Restianingsih,  T.,  Sirait,  F.
Y.,  &  Regina,  I.  (2024).  Analisis  Molekular Docking  In  Silico  Terhadap  Bakteri Mycobacterium  tubercolosis  pada  Daun Tanaman Herbal Eukaliptus Lemon (Corymbia Citriodora).  Newton-Maxwell  Journal  of Physics, 5(1), 19-27.
Karyawati,  T.,  &  Ruswanto.  (2014).  Simulasi Dinamika Molekular Senyawa 2,6-Dimethyl-4. Paper  Knowledge  .  Toward  a  Media  History  of Documents . Koentjoro, M. P., Donastin, A.,  & Prasetyo, E. N.
(2020).  Potensi  senyawa  bioaktif  tanaman kelor  penghambat  interaksi  angiotensin- converting enzyme 2 pada sindroma Sars-Cov- 2.  Jurnal  Bioteknologi  dan  Biosains  Indonesia, 7(2), 259-270.
Lee, E., & Surh, Y. J. (1998). Induction of apoptosis in  HL-60  cells  by  pungent  vanilloids,  [6]- gingerol and [6]-paradol. Cancer Letters , 134 (2),
163–168.  https://doi.org/10.1016/S0304- 3835(98)00253-5
Mahomoodally,  M.  F.,  Aumeeruddy,  M.  Z., Rengasamy,  K.  R.  R.,  Roshan,  S.,  Hammad, S.,  Pandohee,  J.,  Hu,  X.,  &  Zengin,  G. (2021).  Ginger  and  its  active  compounds  in cancer  therapy:  From  folk  uses  to  nano- therapeutic  applications. Seminars  in  Cancer Biology ,
69 (August), 140–149. https://doi.org/10.1016/j.semcancer.2019.0
8.009
Pawar,  R.  P.,  &  Rohane,  S.  H.  (2021).  Role  of autodock vina in PyRx molecular docking.
Shirin  Adel,  P.  R.,  &  Prakash,  J.  (2010).  Chemical composition  and  antioxidant  properties  of ginger  root  (Zingiber  officinale). Journal  of Medicinal  Plants  Research , 4 (24),  2674–2679. https://doi.org/10.5897/jmpr09.464
Sumayyah,  S.,  &  Salsabila,  N.  (2017).  Obat Tradisional :  Antara  Khasiat  dan  Efek Sampingnya. Farmasetika.Com  (Online) , 2 (5),  1. https://doi.org/10.24198/farmasetika.v2i5.1 6780 Wiantini, N. M. R., & Laksmiani, N. P. L. (2022). Studi Potensi Senyawa Hesperidin dan Naringin Kulit  Jeruk  Nipis  (Citrus  aurantifolia)  sebagai Agen  Antiphotoaging  secara  In  Silico.  In Prosiding  Workshop  dan  Seminar  Nasional Farmasi (Vol. 1, pp. 268-282).