## INDONESIA

## Studi In-silico  Menghambat Enzim α-glukosidase pada Fitokimia yang Terkandung pada Momordica charantia Linn. (Pare) sebagai Terapi Diabetes
Marisca Evalina Gendokesumo 1 , Galih Satrio Putra 2* , Farida Anwari 3 , Widianat Widianat 4 , Mauren Elysia 4
1 Department of Biological Pharmacy, Faculty of Pharmacy University of Surabaya, Surabaya, Indonesia
2 Department of Pharmaceutical Chemistry, University of Anwar Medika, Sidoarjo, Indonesia 3 Medical Laboratory Science, University of Anwar Medika, Sidoarjo, Indonesia
4 Yayasan Menoreh Indonesia, Surabaya Indonesia
*alamat email korespondensi : galih_satrio_putra@yahoo.co.id

## Abstract
Momordica  charantia  Linn.  (Pare)  is  a  medicinal  plant  that  is  often  used  by  Indonesian people  to  reduce  hyperglycemia  levels  in  patient  with  diabetes  mellitus.  Empirically Phytochemicals  contained  in  Momordica  charantia  Linn.  The  bitter  taste  is  believed  to counteract  the  sweet  effects  of  sugar  (hyperglycemia).  Therefore,  this  research  aims  to identify the compounds contained in Momordica charantia Linn. (Pare) such as cucurbitene, lanostene, momordicin derivatives, momordicoside derivatives, goyaglycoside derivatives to inhibit  the  α-glukosidase  through  in-silico  performed  Molegro  Virtual  Docker  (MVD) Ver.5.5 software which was compared with its native ligand and acarbose, The molecular docking results showed that the glycosides contained in Momordica charantia Linn had the potential  to  inhibit  the  α-glukosidase  enzyme.  One  of  them  is  momordicoside  B  (-192.74 Kcal/mol) which has a lower moldock score than its native ligands (-75.00 Kcal/mol) and acarbose (-151.73 Kcal/mol).
Keywords : Momordica charantia Linn. (Pare); in-silico; Molecular Docking; acarbose; α-glukosidase

## Abstrak
Momordica  charantia  Linn.  (Pare)  adalah  salah  satu  tanaman  yang  sering  digunakan  oleh masyarakat untuk menurunkan kadar gula darah pada pasien diabetes militus. Secara empiris Fitokimia yang terkandung pada  Momordica charantia Linn. yang berasa pahit dipercaya dapat melawan efek manis dari gula. Oleh karena itu Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi mekanisme  penghambatan  enzim  alfa  glukosidase  pada  senyawa  yang  terkandung  dari Momordica  charantia  Linn.  (Pare)  yaitu  cucurbitene,  lanostene,    momordicin  derivatives, momordicoside derivatives, goyaglycoside derivatives dalam menghambat enzim α-glukosidase secara  in-silico  menggunakan  Molegro  Virtual  Docker  (MVD)  Ver.5.5  yang  dibandingkan dengan  native  ligandnya  dan  acarbose.  Hasil  in-silico  menunjukan  bahwa  glikosida  yang

## Marisca Evalina  Gendokesumo, dkk. Akta Kimia Indonesia 7(1), 2022, 77-90
terdapat pada Momordica charantia Linn memiliki potensi menghambat enzim α-glukosidase. Salah  satunya  adalahnya  Momordicoside  B  (-192.74  Kcal/mol)  yang  memiliki  moldock  score yang  lebih  rendah  dibandingkan  native  ligannya  (-75.00  Kcal/mol)  dan  acarbose  (-151.73 Kcal/mol).
Kata Kunci: Momordica charantia Linn. (Pare); in-silico ; Molecular Docking; acarbose; α- glukosidase

## I.   Pendahuluan
Menurut  World  Health  Organization (WHO), diabetes melitus merupakan penyakit atau  gangguan  metabolisme  kronis  dengan multi etiologi yang ditandai dengan tingginya kadar  gula  darah  disertai  dengan  gangguan metabolisme  karbohidrat,  lipid  dan  protein [1,2]. Diabetes Melitus merupakan salah satu dari 10 penyebab kematian tertinggi di dunia [3] Pada tahun 2015 sebanyak 415 juta orang dewasa  dengan  diabetes,  terjadi  kenaikan  4 kali lipat dari 108 juta di tahun 1980an. Pada tahun  2040  diperkirakan  jumlahnya  akan menjadi 642 juta. Hampir 80% orang diabetes terdapat di negara berpenghasilan rendah dan menengah.  Salah  satu  nya  adalah  negara Indonesia.  Di  Indonesia  penderita  diabetes mellitus  menempati  peringkat  ke  tujuh  di dunia  bersama  dengan  Cina,  India,  Amerika Serikat,  Brazil,  Rusia,  dan  Meksiko  dengan jumlah  estimasi  orang  dengan  diabetes melitus 10 juta [4]
Penggunaan  pare  dengan  nama  latin Momordica  charantia Linn.  sebagai  makan ataupun minuman dipercaya oleh masyarakat Indonesia dapat menurunkan kadar gula darah
dalam tubuh [5-7]. Terdapat suatu keyakinan secara turun-temurun bahwa penyakit kencing manis  dapat  dilawan  diobati  dengan  sesuatu yang pahit yang sering disebut sebagai “jamu pahitan”  [5]. Momordica  charantia Linn. adalah  salah  satu  dari  jamu  pahitan  tersebut yang  terbukti  secara turun-temurun  memiliki efek  antidiabetes  dan  aman  untuk  digunakan [8].  Rasa  pahit  dari Momordica  charantia Linn didapati adanya senyawa terpenoid yang terikat  oleh  gula  yang  dikenal  sebagai glikosida  [9].  Glikosida  yang  terkandung dalam pare diantaranya momordicin derivatives, momordicoside derivatives, goyaglycoside derivatives yang telah teriidentifikasi struktur kimianya dengan baik [9] Beberapa penelitian menyebutkan glikosida  yang  terkandung  dalam  pare  dapat menghambat  enzim  pemecah  polysakarida menjadi  monosakararida  yaitu    enzyme  α- amilase dan α-glikosidase [10]
Jika melihat secara struktur kimia (gambar 1) momordicin derivatives, momordicoside derivatives, goyaglycoside derivatives memiliki  kesamaan  struktur  kimia  dengan acarbose  yang  menghambat  enzim  α-

## Marisca Evalina  Gendokesumo, dkk. Akta Kimia Indonesia 7(1), 2022, 77-90
glikosidase  sehingga  muncul  dugaan  bawah fitokimia yang terkandung didalam pare juga menghambat  enzim  α-glikosidase.  Oleh karena itu penelitian ini bertujuan untuk studi secara in-silico dari kandungan fitokimia dari pare dalam menghambat enzim α-glikosidase yang dibandingkan dengan acarbose.
II. Metode Penelitian

## Molecular Docking Study
Alat yang digunakan yaitu laptop AMD A6  Vision  dengan  spesifikasi  CPU  @  1.4 GHz,  4  GB  of  RAM,  dan software Chembiodraw  version  11,  Molegro  Virtual Docker  (MVD)  Ver.5.5. Software Molegro
Virtual  Docker  salah  satu  program  berbayar
yang  digunakan  untuk molecular  docking study dengan  hasil  kecocokan  yang  akurat mencapai diatas 90 % [11]. α-Glucosidase di unduh  dari protein  data  bank (http://www. rcsb.  org/-pdb)  dengan  PDB  ID  :  3A4A [10;12]. Phytochemichals dari Momordica charantia Linn.  (Pare)  yaitu cucurbitene, lanostene, momordicin derivatives, momordicoside  derivatives,  goyaglycoside derivatives yang  telah    teridentifikasi  dan terdokumentasi dengan baik pada www.pubchem.com  dan  beberapa  jurnal publikasi ilmiah [9]
Gambar 1. Kemiripan struktur acarbose dengan beberapa glikosida yang terkandung pada Momordica charantia Linn

## Marisca Evalina  Gendokesumo, dkk. Akta Kimia Indonesia 7(1), 2022, 77-90
Preparasi  ligan  cucurbitene,  lanostene, momordicin derivatives, momordicoside derivatives, goyaglycoside derivatives dilakukan  dengan  cara  menggambar  2 Dimensi  ligan pada software Chembiodraw version  11.  Ligand  2  Dimensi  dilakukan covert menjadi  ligand  3  Dimensi  pada
software  Chembio3D  version  11.  Ligan  3 Dimensi dilakukan perhitungan energi minimal  yang  paling  stabil  dengan  cara perhitungan  MMFF94  dan  ligand  disimpan dengan tipe file PDB. File [13].
Tabel 1. Fitokimia pada Momordica charantia Linn.yang ditambatkan pada enzim α-glukosidase
Cucurbitene Lanostene Momordicin I Momordicin II Momordicoside A
Momordicoside B

## Marisca Evalina  Gendokesumo, dkk. Akta Kimia Indonesia 7(1), 2022, 77-90
Momordicoside C
Momordicoside D Momordicoside E
Momordicoside F1 Momordicoside F2
Momordicoside G
Momordicoside I Momordicoside K Goyaglycoside-a Goyaglycoside-b

## Marisca Evalina  Gendokesumo, dkk. Akta Kimia Indonesia 7(1), 2022, 77-90
Goyaglycoside-c
Goyaglycoside-d Goyaglycoside-e Goyaglycoside-f
Goyaglycoside-g Goyaglycoside-h
acarbose
Glucose (GLC_601)
Reseptor  didapatkan  dari Protein  Data  Bank (PDB)  yang  dipreparasi  kembali  dengan software Molegro  Virtual  Docker  (MVD) Ver.5.5.
α-glucosidase dan ligan pembandingnya    yaitu  glucose    dilakukan proses redocking untuk  menvalidasi  sofware Molegro Virtual Docker (MVD) Ver.5.5. agar
dapat digunakan untuk mendocking  senyawa Phytochemistry  dari Momordica  charantia Linn. (Pare).
Redocking bertujuan untuk menvalidasi PBD  file  yang  diunduh  dan software yang digunakan  untuk  metode  docking  senyawa yang  diteliti  phytochemical  dari Momordica

## Marisca Evalina  Gendokesumo, dkk. Akta Kimia Indonesia 7(1), 2022, 77-90
charantia Linn.  (Pare)  dapat  diperoleh  hasil yang valid dan benar.  Parameter penerimaan redocking  adalah  nilai Root  Mean  Square Deviation (RMSD)  <  2,0  Å.  Nilai  RMSD menunjukan  kesesuaian  koordinat  ligan  dari hasil  kristalografi  dibandingkan  dengan koordinat  ligan  yang  di  redocking  glucose pada  α-Glucosidase  sebesar  0.53  Å  yang sesuai  dengan  kriteria  proses  docking (Gambar 2).
Hasil docking yang diperoleh adalah moldock score yang diinterpretasikan sebagai prediksi
interaksi  ikatan  antara  obat  dan  reseptor. moldock score yang semakin kecil menunjukan  besarnya  tingkat  keserasian antara  ligan  dan  reseptor  untuk  berinteraksi. Hasil docking juga  dapat  divisualisasi  dan diinterpretasikan untuk memberikan gambaran  interaksi  ikatan  ligan  dengan reseptor  yang  meliputi  interkasi  ikatan hidrogen,  interaksi  hidrofobik  dan  interaksi elektronik.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Docking terhadap  Enzim α-Glucosidase
Docking senyawa Phytochemicals dari Momordica  charantia Linn.  (Pare)  dengan
menggunakan software Molegro  Virtual Docker  (MVD)  Ver.5.5  diperoleh  data  yang disajikan pada Tabel 2.
Gambar 2. Visualisasi redocking process Glukosa pada α-Glucosidase dengan RMSD = 0.53 Å

## Marisca Evalina  Gendokesumo, dkk. Akta Kimia Indonesia 7(1), 2022, 77-90
Tabel 2. Hasil Moldock score fitokimia yang terkandung dalam Momordica charantia Linn.
(Pare) No Phytochemicals Moldock score (Kcal/mol) 1 Cucurbitene 124.71 2 Lanostene 148.41 3 Momordicin I 141.18 4 Momordicin II -169.57 5 Momordicoside A -110.38 6 Momordicoside B -192.74 7 Momordicoside C -139.48 8 Momordicoside D -142.35 9 Momordicoside E -167.12 10 Momordicoside F1 -139.68 11 Momordicoside F2 -146.33 12 Momordicoside G -144.42 13 Momordicoside I -169.49 14 Momordicoside K -133.82 15 Goyaglycoside-A -166.24 16 Goyaglycoside-B -158.54 17 Goyaglycoside-C -156.29 18 Goyaglycoside-D -144.04 19 Goyaglycoside-E -114.37 20 Goyaglycoside-F -148.14 21 Goyaglycoside-G -136.66 22 Goyaglycoside-H -100.21 23 GLC_601 -75.00 24 Acarbose -151.73 25 Maltosa -96.17

## Marisca Evalina  Gendokesumo, dkk. Akta Kimia Indonesia 7(1), 2022, 77-90
Senyawa  yang  memiliki  nilai  docking  yang paling  rendah  yaitu  momordicoside  B  (- 192.74  Kcal/mol)  yang  artinya  senyawa momordicin II diprediksikan memiliki aktivitas  menghambat  enzim  α-Glucosidase yang  berperan  untuk  memecah  disakarida (maltosa,  isomaltosa,  fruktosa)  menjadi monosakarida (glukosa) yang dapat meningkatkan  kadar  gula  darah  dalam peredaran darah yang dtunjukan pada gambar 3[15].
enzim α-Glucosidase adalah salah satu enzim yang dihasilkan di dalam usus manusia yang akan  terangsang  oleh  adanya  makanan  yang masuk  dalam  saluran  cerna.  Obat  yang digunakan untuk menghambat α-Glucosidase yaitu  acarbose  [1,2,14].  Acarbose  dapat menurunkan  kadar  gula  darah postprandial (setelah  makan)    dengan  menghambat  α- Glucosidase  sehingga  tidak  dapat  mengubah α-Glucosidase  menjadi  monosakrida  seperti yang disajikan pada Gambar 4.
Gambar 3. Mekanisme α-Glucosidase Memecah Disakarida

## Marisca Evalina  Gendokesumo, dkk. Akta Kimia Indonesia 7(1), 2022, 77-90
Gambar 4. Mekanisme Acarbose Menurunkan Gula Darah
Kandungan fitokimia pada Momordica charantia Linn.  (Pare)  sangat  banyak mengandung  glukosida  yang  diprediksikan menghambat α-Glucosidase yang dipresiksikan  memiliki  mekanisme  sama dengan  acarbose  [10,12].  Senyawa  golongan glikosida  seperti  momordicin  II, turunan momordicoside,  dan  turunan  goyaglycoside memiliki moldock score yang lebih rendah di bandingkan  dengan  senyawa  non-glukosida seperti  Cucurbitene  dan  Lanostene  yang diasumsikan  bahwa  senyawa  glikosida  yang terkandung pada Momordica charantia Linn. (Pare) memiliki aktivitas antidiabetes dengan
menghambat  enzim  α-Glucosidase  disaluran cerna.
Dari  semua  glikosida  yang  terdapat  pada Momordica  charantia Linn.  (Pare),  turunan Momordicin, turunan Momordicoside,  dan turunan goyaglycoside, senyawa momordicoside  B  diprediksikan  yang  paling kuat  dalam  menghambat  α-Glucosidase  di saluran cerna karena moldock scorenya lebih rendah  dibandingkan  native  ligannya  dan acarbose.  Interaksi  Ikatan  hydrogen  (garis biru)  dan  interaksi  sterik  (garis  merah) senyawa  momordicoside B dan acarbose pada α-Glucosidase  dapat  dilihat  pada  Gambar  5 dan Tabel 3.

## Marisca Evalina  Gendokesumo, dkk. Akta Kimia Indonesia 7(1), 2022, 77-90
Gambar 5. interaksi sterik (garis merah) dan ikatan hydrogen (garis biru) A. Momordicoside B.
B. Acarbose dan C. Maltosa pada α-Glucosidase
Interaksi  ikatan  hidrogen  yang  terjadi  pada maltosa  dengan  enzim  α-Glucosidase  pada asam  amino  Asp  69;  Gln  182;  Arg  213; Glu 277;  Gln  279;  Asp  352;  Arg  442.  Beberapa interaksi  ikatan  hydrogen  tersebut  juga ditemui  Acarbose  pada  asam  amino  Asp  69; Arg  213;  Asp  352;  Arg  442.  Beberapa interaksi ikatan hidrogen tersebut juga ditemui Momordicoside B pada asam amino Glu 277
dan  4  asam  amino  baru  yang  tidak  ditemui pada maltosa yaitu Asp 215; Ser 304; Thr 310;
Asp 325. Interaksi strerik senyawa Momordicoside B sangat kompleks dibandingkan acarbose dan maltosa yaitu pada asam amino 16 amino.  Hal ini menyebabkan energi ikatan senyawa Momordicoside B lebih rendah  dibandingakan  senyawa  lainnya  dan senyawa Acarbose dan Maltosa.

## Marisca Evalina  Gendokesumo, dkk. Akta Kimia Indonesia 7(1), 2022, 77-90
Tabel 3. Data Interaksi asam amino senyawa Momordicoside B; Acarbose dan Maltosa pada
enzim pada α-Glucosidase Senyawa Hydrogen bond Steric interaction Momordicoside B. Asp 215 Glu 277 Ser 304 Thr 310 Asp 325 Asp 69 Tyr 72 His 112 Tyr 158 Phe 178 Asp 215 Val 216 Gln 279 His 280
Asp 307 Val 308 Gly 309
Arg 315 Phe 321 Asp 352 Arg 442 Acarbose Asp 69 Arg 213 Asp 215 Asp 242 Asp 352 Arg 442 Asp 69 Tyr 72 Tyr 158 Lys 156 Phe 159 Phe 178 Asp 215 Glu 277 Gln 279 Phe 303 Maltosa Asp 69 Gln 182 Arg 213 Glu 277 Gln 279
Asp 352
Arg 442 Asp 69 Tyr 72
His 112 Asp 215
Val 216

## Marisca Evalina  Gendokesumo, dkk. Akta Kimia Indonesia 7(1), 2022, 77-90

## KESIMPULAN
Momordicoside  B  adalah  glikosida  yang terkandung dalam Momordica charantia Linn. (Pare)  yang  dipresiksikan  sangat  kuat menghambat  α-Glucosidase  lebih  baik  dari pada Acarbose sebagai antidiabetes.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]   Finkel, R., Clark, M.A., Cubeddu, L.X. 2009.  Lippincott's  Illustrated  Reviews: Pharmacology,  4th  Edition.  USA: Lippincott Williams & Wilkins/Wolters Kluwer Health Inc.
[2]   A.  J.  Trevor.,  B.  G.  Katzung.,  M. Kruidering-Hall.  Katzung  &  Trevor’s Pharmacology      Examination  &  Board Review  11th  ed.  2015.  The  McGraw- Hill Companies: New York. ISBN: 978- 0-07-182639-6
[3] Pietrangelo,  Ana.  2019.  The  Top  10 Deadliest Diseases. Healthline.
https://www.healthline.com/health/top- 10-deadliest-diseases [4] Kementrian Kesehatan
Republik Indonesia.  2018.  Laporan  Nasional Riset  Kesehatan  Dasar  (Riskesdas) 2018. Badan Penelitian dan Pengembangan Kesehatan RI. https://dinkes.kalbarprov.go.id/wp-
content/uploads/2019/03/Laporan- Riskesdas-2018-Nasional.pdf
[5].  Joseph,  Baby  &  Jini,  D.  2013. Antidiabetic  effects  of Momordica charantia (bitter  melon)  and  its medicinal potency. Asian Pacific Journal  of  Tropical  Disease.  3(2):  93- 102. doi:10.1016/S2222-
1808(13)60052-3
[6].   Ruswanto, Ruswanto ., Mardianingrum, R., Lestari, T., Nofianti, T., Tuslinah, L., Nurmalik, D. 2018. In silico study of the active  compounds  in  bitter  melon ( Momordica charantia
L) as antidiabetic  medication.  Pharmaciana. 8(2): 177-194. DOI: 10.12928/pharmaciana.v8i2.8993
[7].  Chanda,  Ranabir.,  Samadder,  A., Banerjee, J. 2019. Anti-diabetic
Activity  of Momordica  Charantia or Bitter Melon: A Review. Acta Scientific Pharmaceutical Sciences 3(50): 24-30
[8].   Abas,  Razif.,  Othman,  F.,  Thent,  Z.C. 2014.  Protective  Effect  of Momordica chara ntia Fruit Extract on Hyperglycaemia-Induced Cardiac
Fibrosis.  Oxidative  Medicine  and Cellular Longevity. Article ID 429060, 8
pages.
http://dx.doi.org/10.1155/2014/429060
[9].   Ahamad,  Javed.,  Amin,  S.,  Mir,  S.R.
2017.  Momordica  charantia  Linn. (Cucurbitaceae): Review on

## Marisca Evalina  Gendokesumo, dkk. Akta Kimia Indonesia 7(1), 2022, 77-90
Phytochemistry  and  Pharmacology.
Res.  J.  Phytochem.  11:53-65.  DOI:
10.3923/rjphyto.2017.53.65
[10].  Shivanagoudra, Siddanagouda R.,
Perera, W.H., Pereza, J. L., Athrey, G., Yuxiang Sun, Jayaprakasha, G.K., Patil,
B.S. 2019. Cucurbitane-type compounds from Momordica charantia :
Isolation, in-vitro antidiabetic,  anti-
inflammatory  activities  and  in  silico modeling approaches. Bioorganic Chemistry 87: 31–42. https://doi.org/10.1016/j.bioorg.2019.0
2.040
[11]  R.Thomsen  &  M.  H.  Christensen. MolDock: A New Technique for High- Accuracy  Molecular  Docking.  J.  Med. Chem. 2006, 49, 3315-3321
[12].  Yamamoto,  K.,  Miyake,  H.,  Kusunoki, M., & Osaki, S. 2010. Crystal structures of  isomaltase  from  Saccharomyces
cerevisiae  and  in  complex  with  its competitive  inhibitor  maltose.  FEBS
Journal, 277(20),
4205–4214. doi:10.1111/j.1742-4658.2010.07810.x
[13]  Thomas  HA.  1996.  Merck  Molecular Force  Field.  I  Basis,  form,  scope, parametrization,  and  performance  of MMFF94. J. Com. Chem. 17(5-6): 490- 519
[14].  Dipiro,  J.  T.,  Schwinghammer,  T.L.
Wells,  B.G,  Dipiro,  C.V,  2009.
Pharmacotherapy Handbook 7th
Edition.  USA:  The  McGraw-Hills Companies.
[15].  R.  K.  Murray.,  D.  K.  Granner.,  P.  A. Mayes., V.W. Rodwell. 2003. Harper’s Illustrated  Biochemistry,  Twenty-Sixth Edition. McGraw-Hill Companies: New York. ISBN 0-07-138901-6. pp.100-110