## Kajian Bioinformatika Penghambatan Alosterik Asemanan Dan Glukomanan Terhadap C-JUN NH2 Terminal Kinase (JNK)
Dewi Ratih Tirto Sari 1* , Reni Ustiatik 2 , Jatmiko Eko Witoyo 3 , Gabriella Chandrakirana Krisnamurti 4 , Yohanes Bare 5
1 Pusat Studi SMONAGENES, Universitas Brawijaya, Malang, Indonesia, 65145
2 Program Doktor Ilmu Pertanian, Pascasarjana Pertanian, Universitas Brawijaya, Malang, Indonesia, 65145
3 Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Brawijaya, Malang, Indonesia, 65145
4 Biotechnology Program, School of Bioresources and Technology, King Mongkut’s University of Technology Thonburi, 10150 Bang Khun Thian, Bangkok, Thailand
5 Program Studi Pendidikan Biologi, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Nusa Nipa, Jl Kesehatan No 03, Maumere, Indonesia
Email * : dratih303@gmail.com

## ABSTRAK
cJun  NH2  terminal  Kinase  (JNK)  merupakan  protein  kinase  family  MAPK  yang  berperan dalam  j  alur  pensinyalan  penyakit  metabolisme,  salah  satunya  dalam  regulasi  faktor  resiko obesitas. Penelitian in bertujuan untuk  mengeksplorasi potensi asemanan dan glukomanan dalam menghambat  JNK  sebagai  antidiabetes.metode  pendekatan  molecular  docking  digunakan  untuk mengidentifikasi  interaksi  antara  senyawa  asemanan  dan  glukomanan  terhadap  protein  JNK. Asemanan dan glukomanan berikatan di sisi aktif yang berbeda satu sama lain. Residu sisi aktif asemanan berada di close gate protein JNK, sedangkan glukomanan menunjukkan sisi aktif jalur ikatan  inhibitor  dari  JNK.  Asemanan  dan  glukomanan  menghambat  aktivitas  JNK  dengan berikatan  di  sisi  non-katalitik  dan  diprediksi  penghambatan  protein  JNK  oleh  kedua  senyawa secara  alosterik  yang  dapat  merubah  konformasi  protein  JNK.  Selain  itu,  asemanan  berikatan dengan  kuat  terhadap  protein  JNK  dengan  jenis  ikatan  hydrogen,  interaksi  hidrofobik  dan elektrostatik  dengan  energi  ikatan  yang  lebih  rendah  dari  glukomanan  –  JNK.  Penelitian disimpulkan bahwa senyawa asemanan dan glukomanan berpotensi sebagai antiobesitas dengan peranannya sebagai inhibitor terhadap protein JNK.
Kata Kunci : Alosterik, Asemanan, Glukomanan, protein JNK
Volume 2, Nomor 2, Juni 2021
pISSN: 2716-151X
eISSN: 2722-869X
Original Artikel

## PENDAHULUAN
Obesitas merupakan salah satu kasus yang banyak ditemui di negara berkembang seperti Indonesia. Obesitas didefinisikan sebagai kondisi berlebihnya berat badan yang diakibatkan oleh menumpuknya lemak (Bakker & Nieuwdorp, 2014; Makki dkk., 2013; Nabavi dkk., 2015). Salah satu faktor yang menyebabkan obesitas yaitu gaya hidup, konsumsi makanan yang tidak seimbang dan kurangnya aktivitas olahraga memicu akumulasi lemak pada tubuh (Xie dkk., 2018). Faktor resiko obesitas beragam, diantaranya menstimulasi berbagai penyakit metabolik seperti diabetes mellitus  type  2,  penyakit  jantung,  hipertensi,  dan  resiko  terinfeksi  virus  seperti  influenza  dan COVID-19  (González-castejón  &  Rodriguez-casado,  2011;  Mojiminiyi  dkk.,  2007;  Raipuria, Hardy,  Bahari,  &  Morris,  2015).  Berbagai  strategi  dikembangkan  untuk  menurunkan  angka obesitas, diantaranya dengan mengatur pola makan (diet), olahraga dan gaya hidup sehat. Jenis makanan yang banyak direkomendasikan untuk mengurangi obesitas dan resikonya yaitu dengan konsumsi  suplemen  makanan  yang  kaya  akan  serat  (Hirata  dkk.,  2011;  Mohamed  dkk.,  2014; Nabavi dkk., 2015; Patra & Nithya, 2015).
Suplemen  makanan  yang  dapat  dikonsumsi  untuk  menurunkan  obesitas  yaitu  β-glukan, chitosan,  the  hijau,  glukomanan,  gelatin/agar  dan  lainnya.  β-glukan  dilaporkan  memiliki  efek antiobesitas  dengan  menurunkan  laju  absorbsi  karbohidrat  dan  lipid.  Selain  itu,  β-glukan  juga mampu  menurunkan  massa  tubuh.  Chitosan  juga  dilaporkan  sebagai  antiobesitas.  Chitosan merupakan polisakarida yang berikatan dengan glukosamina dan diturunkan dari proses deasetilasi kitin. Chitosan memiliki kadar lemak yang rendah, sehingga mampu berperan mengurangi resiko obesitas (Chang dkk., 2013; Ciecierska dkk., 2019). Chitosan juga menurunkan peroksidase lipid dengan  peranannya  sebagai  antioksidan  eksogen.  Suplemen  makanan  untuk  diet  lainnya  yaitu glukomanan dan asemanan (Chang dkk.., 2013). Glukomanan banyak ditemukan di umbi porang, sedangkan  asemanan  banyak  ditemukan  pada  tanaman  lidah  buaya  ( Aloevera). Glukomanan dilaporkan sebagai antiobesitas dengan menurunkan kadar kolesterol total, LDL, dan berat badan secara  signifikan.  Sementara ekstrak aloevera  mampu  menurunkan  persentase  lemak  tubuh  dan berat  lemak  (Devaraj  dkk.,  2019;  Yazdi,  2019).  Potensi  antiobesitas  baik  glukomanan  maupun asemanan telah banyak dilaporkan dari data in vivo , namun mekanisme antiobesitas pada kedua senyawa masih diteliti.
Salah satu target antiobesitas yaitu protein cJun NH2 terminal kinase (JNK). Protein JNK merupakan  protein  kinase  kelompok  famili  protein  MAP-kinase  (MAPK)  untuk  fosforilasi.
Protein  JNK  berperan  dalam  berbagai  mekanisme  terutama  dalam  pensinyalan  penyakit metabolisme,  seperti  diabetes  mellitus  tipe  2,  obesitas,  artherosklerosis,  arthritis,  dan  penyakit kardiovaskuler  (Bardwell  dkk.,  2009;  Duong  dkk.,  2020;  Kragelj  dkk.,  2015).  Penelitian  ini bertujuan untuk mengeksplorasi potensi senyawa asemanan dan glukomanan sebagai anti-obesitas melalui penghambatan protein JNK secara in silico.

## METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  menggunakan  pendekatan  kajian  bioinformatika  dengan  data  sekunder. Senyawa  asemannan  (CID  72041)  dan  glucomannan  (CID  24892726)  diunduh  struktur  tiga dimensinya dari database PubChem. Struktur 3D protein JNK diunduh dari database protein data bank (PDB) dengan  ID 2p33 (Alam dkk., 2007). Protein JNK dipreparasi dengan  memprediksi daerah  sisi  aktif  ( Cavity )  protein  dan  didocking  dengan  senyawa  asemanan  dan  glukomanan dengan software Molegro Virtual Docker 5 (Bitencourt-Ferreira & de Azevedo, 2019). Interaksi asemanan, glukomanan dengan protein JNK divisualisasi dengan tampilan 3D dengan perangkat lunak Discovery Studio v.21.1.1 dan analisis 2D dengan Molegro Virtual Docker 5 (Bitencourt- Ferreira & de Azevedo, 2019).

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Asemanan berikatan dengan protein cJun NH2 terminal Kinase dengan ikatan elektrostatik pada residu A:LYS68. Ikatan hidrogen mendominasi interaksi asemanan dengan protein JNK yaitu pada  residu  GLU160,  GLN155,  GLN158  dan  PRO69  (Gambar  1).  Menariknya  GLN158 teridentifikasi diikat oleh asemanan dengan jarak ikatan dengan atom yang bervariasi, yaitu 1,8; 1,8; 1,9; 1,4; dan 2,6 A dengan ikatan hidrogen. Asemanan juga memiki sisi aktif terhadap JNK pada MET159 dan LEU161 dengan interaksi hidrofobik dengan jarak ikatan masing-masing 4,3 A dan 4,5 A (Tabel 1). Glukomanan menunjukkan sisi aktif terhadap protein JNK yang berbeda dari  Asemanan.  Sisi  aktif  glukomanan  terhadap  protein  JNK  yaitu  ALA74,  SER217,  ASN194, ARG107,  THR103,  GLN102,  dan  LYS191  (Gambar  1).  Glukomanan  mengikat  residu  ALA74 pada gugus NH dengan jarak ikatan 1,7A, SER217 juga berinteraksi dengan JNK dengan interaksi hidrogen dengan jarak 2,6 A. selain itu SER217 menunjukkan beberapa interaksi dengan dengan protein JNK dengan jarak 2,7; 2,6; 2,1; dan 1,9A (Tabel 1). Interaksi residu SER217 dibeberapa temapat  mengindikasikan  glukomanan  memiliki  kecenderungan  mengikat  dibeberapa  domain
tersebut. Selain residu SER217, glukomanan juga menunjukkan dominasi residu yang diikat yaitu ASN194 yang berikatan dengan interaksi hidrogen, dan unfavorable. Residu asam amino SER217 protein  JNK  juga  teridentifikasi  merupakan  sisi  aktif  senyawa  6-gingerol  jahe  dengan  ikatan hidrofobik (Bare dkk., 2019). Residu ALA74 yang merupakan sisi aktif glukomanan – JNK juga teridentifikasi pada 8-shogaol (Bare dkk., 2020).
Gambar 1. Interaksi antara Glukomanan dan asemanan terhadap protein cJun NH2 terminal Kinase, A. Tampilan 3D kompleks ligand – protein, B. Tampilan sisi aktif residu JNK terhadap ikatan dengan ligand, C. Tampilan  struktur 2D kompleks ligand - protein
Inhibitor  JNK  lainnya  juga  ditunjukkan  oleh  antosianin  beras  hitam  seperti  cyanidin, peonidin,  cyanidin  -3-O-glukosida,  dan  peonidin  -3-O-glukosida  (Sari  dkk.,  2021).  Keempat antosianin tersebut mampu menghambat aktivitas JNK dengan berinteraksi di daerah gatekeeper protein JNK (MET146) dan daerah fosforilasi JNK (Sari dkk., 2020). Adenosin tripospat (ATP) dilaporkan  mengikat  protein  JNK  pada  residu  MET149,  CYS154,  ASN152,  GLY73,  SER72, ILE70,  dan  MET146.  Daerah  ikatan  senyawa  non-ATP  yaitu  GLY199,  VAL256,  GLN253, PHE180, TYR230, ILE231, TRP234, dan TYR259 (Duong dkk., 2020). Aminopyrimidine telah dilaporkan juga mengeblok JNK pada daerah sekitar gatekeeper yaitu GLY35, LYS55, GLN37, MET108, MET111, dan ASN114. MET108 teridentifikasi sebagai daerah penutupan konformasi protein JNK dan merupakan daerah  interaksi hidrofobik  (Alam dkk., 2007). Energi ikatan yang dihasilkan asemanan  –  JNK  yaitu  -596,6  kJ/mol  lebih  rendah  dari  glukomanan  – JNK,  yakni  - 363,1 kJ/mol (Tabel 1).
Tabel 1 .   Interaksi antara Glukomanan dan asemanan terhadap protein cJun NH2 terminal Kinase
Ligan - Protein Energi Ikatan (kJ/mol) Residu JNK Jenis Ikatan  Kategori Asemanan - JNK -596.6 A:LYS68:NZ (5,5) Elektrostatik Attractive Charge A:GLU160:HN (1,7); A:GLN158:O (1,8; 1,8; 1,9; 1,4); A:GLN158:HN (2,6) Ikatan Hidrogen Ikatan Hidrogen A:GLU160:OE1 (2,1; 3,0; 2,7); A:GLN155:OE1 (2,5); A:PRO69:O (2,6; 3,0) Ikatan Hidrogen Ikatan Hidrogen Karbon A:MET159 (4,3); A:LEU161 (4,5) Hidrofobik Alkyl Glukomanan - JNK -363.1 A:ALA74:HN (1,7); A:SER217:OG (2,6); A:ASN194:OD1 (2,2); A:SER217:O (2,7) Ikatan Hidrogen Ikatan Hidrogen A:ARG107:CD (3,2); A:THR103:O (2,5); A:SER217:N (2,6; 2,1); A:SER217:OG (1,9); A:GLN102:OE1 (2,5) Ikatan Hidrogen Ikatan Hidrogen Karbon A:ASN194:OD1 (2,1); A:ASN194:ND2 (2,09); A:ASN194:HD22 (1,2) Unfavorable Unfavorable Bump A:LYS191:HZ2 (1,4) Unfavorable Unfavorable Donor- Donor
Energi ikatan yang lebih rendah pada asemanan dimungkinkan karena adanya jenis ikatan yang  bervariasi  pada  asemanan  seperti  elektrostatik,  ikatan  hidrogen,  dan  interaksi  hidrofobik. Sedangkan  glukomanan  menunjukkan  dua  jenis  ikatan  yaitu  ikatan  hidrogen  dan unfavorable. Penelitian  sebelumnya  melaporkan  bahwa  jenis  interaksi  dan  jumlah  interaksi  berpengaruh terhadap  energi  ikatan  ligand  terhadap  protein.  Semakin  banyak  ikatan  hidrogen  dan  interaksi hidrofob maka skor docking atau energi ikatan semakin rendah. Selain itu, interaksi elektrostatik, unfavorable dan gaya van der Waals berkontribusi terhadap pembentukan energi ikatan (Bare dkk., 2019; Bare dkk., 2019; Bare dkk., 2020; Bare dkk., 2020; Bare dkk., 2019; Bare dkk., 2019; Sari dkk., 2020; Sari dkk., 2020; Sari dkk., 2020).

## SIMPULAN
Penelitian ini menyimpulkan bahwa asemanan dan glukomanan berikatan dengan protein JNK disisi aktif yang berbeda dan asemanan menunjukkan energi ikatan yang lebih rendah dari kompleks glukomanan – JNK. Asemanan dan glukomanan mampu berinteraksi dengan protein c- Jun NH2 terminal Kinase secara alosterik dan berpotensi dalam mencegah faktor resiko obesitas. Penelitian in vitro dan in vivo diperlukan untuk analisis antiobesitas lebih lanjut.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Penelitian ini didanai dan didukung oleh inijurnal.co. Terimakasih kepada tim inijurnal.co atas diskusi yang komprehesif.

## DAFTAR PUSTAKA
Alam, M., Beevers, R. E., Ceska, T., Davenport, R. J., Dickson, K. M., Fortunato, M., … Tait, L.
J. (2007). Synthesis and SAR of aminopyrimidines as novel c-Jun N-terminal kinase (JNK) inhibitors. Bioorganic  and  Medicinal  Chemistry  Letters , 17 (12),  3463–3467. https://doi.org/10.1016/j.bmcl.2007.03.078
Bakker,  G.  J.,  &  Nieuwdorp,  M.  (2014). Relationship  Between  Gut  Microbiota  ,  Energy Metabolism , and Obesity . The Microbiota in Gastrointestinal Pathophysiology . Elsevier Inc. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-804024-9/00029-X
Bardwell,  A.  J.,  Frankson,  E.,  &  Bardwell,  L.  (2009).  Selectivity  of  docking  sites  in  MAPK kinases. Journal of Biological Chemistry , 284 (19), 13165–13173.
https://doi.org/10.1074/jbc.M900080200
Bare, Yohanes;, Helvina, M., Elizabeth, A., & Sari, D. R. T. (2019). Potensi Asam Kafeat Pada Kopi  Sebagai  Simultan  Gen  Peroxixme  Proliferator-Activated  Receptor  Gamma  (Ppar-γ): Studi in Silico. Saintek Lahan Kering , 2 : JSLK Desember 2019), 52–53.
Bare, Yohanes, 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, Yohanes, S, M., Putra, S. H. J., L, M. R. W. G., & Sari, D. R. T. (2020). In-silico Approach for  The  Prediction  of  Chlorogenic  Acid  as  PPAR-γ  Activator. Biota , 13 (1). https://doi.org/10.20414/jb.v13i1.197
Bare, Yohanes, S, M., Tiring, S. S. N. D., Sari, D. R. T., & 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. https://doi.org/10.36312/e- saintika.v4i1.157
Bare, Yohanes, Sari, D. R., Rachmad, Y. T., Tiring, S. S. N. D., Rophi, A. H., & Nugraha, F. A. D.  (2019).  Prediction  Potential  Chlorogenic  Acid  As  Inhibitor  Ace  (In  Silico  Study). Bioscience , 3 (2), 197. https://doi.org/10.24036/0201932105856-0-00
Bare, Yohanes, 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), 100–105. https://doi.org/10.24252/bio.v7i2.9847
Bitencourt-Ferreira, G., & de Azevedo, W. F. (2019). Docking Screens for Drug Discovery . (G. Bitencourt-Ferreira & W. F. de Azevedo, Eds.), Methods in Molecular Biology (Vol. 2053). Ria Grande do Sul: Humana Press. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-9752-7_12
Chang,  H. C.,  Huang, C.  N., Yeh, D. M., Wang, S. J., Peng, C.  H., & Wang, C. J. (2013). Oat Prevents Obesity and Abdominal Fat Distribution, and Improves Liver Function in Humans. Plant Foods for Human Nutrition , 68 (1), 18–23. https://doi.org/10.1007/s11130-013-0336-2 Ciecierska, A., Drywień, M. E., Hamulka, J., & Sadkowski, T. (2019). Nutraceutical functions of beta-glucans in human nutrition. Roczniki Panstwowego Zakladu Higieny , 70 (4), 315–324. https://doi.org/10.32394/rpzh.2019.0082
Devaraj, R. D., Reddy, C. K., & Xu, B. (2019). Health-promoting effects of konjac glucomannan
and  its  practical  applications:  A  critical  review. International  Journal  of  Biological Macromolecules , 126 , 273–281. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.12.203
Duong, M. T. H., Lee, J. H., & Ahn, H. C. (2020). C-Jun N-terminal kinase inhibitors: Structural insight  into  kinase-inhibitor  complexes. Computational  and  Structural  Biotechnology Journal , 18 , 1440–1457. https://doi.org/10.1016/j.csbj.2020.06.013
González-castejón,  M.,  &  Rodriguez-casado,  A.  (2011).  Dietary  phytochemicals  and  their potential effects on obesity : A review, 64 , 438–455. https://doi.org/10.1016/j.phrs.2011.07.004
Hirata, T., Kobayashi, T., Wada, A., Ueda, T., Fujikawa, T., Miyashita, H., … Nohara, T. (2011). Anti-obesity compounds in green leaves of Eucommia ulmoides. Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters , 21 (6), 1786–1791. https://doi.org/10.1016/j.bmcl.2011.01.060
Hossein Yazdi, M. (2019). Aloe Vera Extracted Polysaccharides Shift the Immune Responses of Tumor Bearing Mice Toward Th1 Pattern: Animal Study. Biomedical Journal of Scientific & Technical Research , 16 (4), 12148–12156. https://doi.org/10.26717/bjstr.2019.16.002873
Kragelj, J., Palencia, A., Nanao, M. H., Maurin, D., Bouvignies, G., Blackledge, M., & Jensen, M. R. (2015). Structure and dynamics of the MKK7-JNK signaling complex. Proceedings of the National  Academy  of  Sciences  of  the  United  States  of  America , 112 (11),  3409–3414. https://doi.org/10.1073/pnas.1419528112
Makki, K., Froguel, P., & Wolowczuk, I. (2013). Adipose Tissue in Obesity-Related Inflammation and Insulin Resistance : Cells , Cytokines , and Chemokines, 2013 .
Mohamed, G.  A.,  Ibrahim, S. R. M.,  Salah, R., & Dine, E. (2014). Natural anti-obesity agents. Bulletin of Faculty of Pharmacy, Cairo University , 52 (2), 269–284. https://doi.org/10.1016/j.bfopcu.2014.05.001
Mojiminiyi, O. A., Abdella, N. A., Al Arouj, M., & Ben Nakhi, A. (2007). Adiponectin, insulin resistance and clinical expression of the metabolic syndrome in patients with Type 2 diabetes. International Journal of Obesity , 31 (2), 213–220. https://doi.org/10.1038/sj.ijo.0803355
Nabavi, S. F., Russo, G. L., Daglia, M., & Nabavi, S. M. (2015). Role of quercetin as an alternative for  obesity  treatment:  You  are  what  you  eat! Food  Chemistry , 179 ,  305–310. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.02.006
Patra,  S.,  &  Nithya,  S.  (2015).  Review  of  Medicinal  Plants  for  Anti-Obesity  Activity. Translational Biomedicine , 6 (3), 1–22. https://doi.org/10.21767/2172-0479.100021
Raipuria, M., Hardy, G. O., Bahari, H., & Morris, M. J. (2015). Maternal obesity regulates gene expression in the hearts of offspring. Nutrition, Metabolism and Cardiovascular Diseases , 25 (9), 881–888. https://doi.org/10.1016/j.numecd.2015.05.011
Sari, D. R.T., Safitri, A., Cairns, J. R. K., & Fatchiyah, F. (2020). Virtual screening of black rice anthocyanins as antiobesity through inhibiting TLR4 and JNK pathway. Journal of Physics: Conference Series , 1665 (1). https://doi.org/10.1088/1742-6596/1665/1/012024
Sari, D R T, Safitri, A., Cairns, J. R. K., & Fatchiyah, F. (2020). Virtual screening of black rice anthocyanins as antiobesity through inhibiting TLR4 and JNK pathway. Journal of Physics: Conference Series PAPER , 1665 , 1–7. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1665/1/012024
Sari, Dewi Ratih Tirto;, Paemanee, A., Roytrakul, S., Cairns, J. R. K., Safitri, A., & Fatchiyah, F. (2021). Black rice cultivar from Java Island of Indonesia revealed genomic, proteomic, and anthocyanin nutritional value. Acta Biochimica Polonica , 68 (1), 55–63. https://doi.org/10.18388/abp.2020_5386
Sari, Dewi Ratih Tirto, Safitri, A., Cairns, J. R. K., & Fatchiyah, F. (2020). Anti-Apoptotic Activity of  Anthocyanins  has  Potential  to  inhibit  Caspase-3  Signaling. Journal  of  Tropical  Life Science , 10 (1), 15–25. https://doi.org/10.11594/jtls.10.01.03
Xie,  L., Su,  H., Sun, C.,  Zheng, X., & Chen, W. (2018). Recent advances in understanding the anti-obesity  activity  of  anthocyanins  and  their  biosynthesis  in  microorganisms. Trends  in Food Science and Technology , 72 (September 2017), 13–24.
https://doi.org/10.1016/j.tifs.2017.12.002