## THE POTENTIAL OF BIOACTIVE COMPOUNDS FROM GREEN GEDI (Abelmoschus manihot) AS INHIBITOR AGAINST ANTIBIOTIC-RESISTANT BACTERIA

## POTENSI SENYAWA BIOAKTIF DARI GEDI HIJAU (Abelmoschus manihot) SEBAGAI INHIBITOR TERHADAP BAKTERI RESISTEN ANTIBIOTIK
Sergio Christiano Mandagi Jr 1)* , Jonathan Christofel Rumangkang 1 ) , Ciptanti Putri Prakarsa 1) , Santika Angela Van Gobel 1) , Arsianita Ester Wawo 1) , Marko Jeremia Kalalo 1) , Hosea Jaya Edy 1)
1) Program Studi Farmasi FMIPA UNSRAT, 95115, Manado *sergiojr.105@student.unsrat.ac.id

## ABSTRACT
The cases of antibiotic resistance have started to emerge in Indonesia with the finding of antibiotic- resistant bacteria isolates. Green gedi (Abelmoschus manihot) is a plant that has been used by the Minahasanese as a daily  diet.  It  has  been  shown  to  have  high  antibacterial  activity  against  gram-negative  and gram-positive bacteria.  This  study  aims  to  find  out  the  inhibition  activity  of  Green  gedi  (A.  manihot)  against  several proteins  which  are  critical  in  the  life  cycle  of  the  antibiotic-resistant  bacteria  Methicillin-Resistant Staphylococcus  aureus  (MRSA),  Carbapenem-Resistant  Pseudomonas  Aeruginosa  (CRPA),  Carbapenem- Resistant Acinetobacter baumannii (CRAB), and Carbapenem-Resistant Enterobacteriaceae (CRE) using in silico approach. This study used an in silico method with a molecular docking approach to see the inhibitions of  the  bioactive  compounds  against  Penicillin  Binding  Protein  2a  (PBP2a)  of  MRSA,  LasR  of  CRPA,  3- deoxymanno-octulosonate cytidylyltransferase (kdsB) of CRAB, and NDM-1 of CRE. The in silico test results showed that Myricetin is the compound that has the best inhibitory activity against PBP2a of MRSA, Quercitrin has the best inhibition value against LasR of CRPA and NDM-1 of CRE, while Quercetin-3-O-glucoside has the best binding energy against kdsB of CRAB. Through this in silico approach, the bioactive compounds from green gedi (A. manihot) were predicted to a have greater potential of antibacterial activity against MRSA, CRAB, CRPA, and CRE compared to the antibiotics Ampicillin and Carbapenem.
Keywords: Antibiotic-Resistant Bacteria, Green gedi, Bioactive compounds, Molecular docking.

## ABSTRAK
Kasus  resistensi  antibiotik  di  Indonesia  telah  mulai  bermunculan  ditandai  dengan  ditemukannya  beberapa isolat bakteri yang tidak sensitif terhadap antibiotik. Gedi hijau ( Abelmoschus manihot ) merupakan tanaman yang banyak dimaanfaatkan sebagai sayur oleh masyarakat Minahasa. Daun gedi hijau ( A. manihot) memiliki kemampuan dalam menghambat pertumbuhan bakteri gram positif maupun bakteri gram negatif. Penelitian ini  bertujuan  untuk  mengetahui  aktivitas  hambatan  daun  gedi  hijau  ( A.  manihot )  terhadap  protein  yang berperan penting dalam siklus hidup bakteri resisten Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus (MRSA), Carbapenem-Resistant Pseudomonas Aeruginosa (CRPA), Carbapenem-Resistant Acinetobacter baumannii (CRAB), dan Carbapenem-Resistant Enterobacteriaceae (CRE) secara in silico. Penelitian ini menggunakan metode in  silico dengan pendekatan penambatan molekuler  terhadap  Penicillin Binding Protein 2a  (PBP2a) dari  MRSA,  LasR  dari  CRPA,  3-  deoxy-  manno-octulosonate  cytidylyltransferase (kdsB)  dari  CRAB,  dan NDM-1  dari  CRE.  Hasil  pengujian in  silico menunjukkan  Myricetin  merupakan  senyawa  yang  memiliki aktivitas  hambatan  terbaik  terhadap  PBP2a  dari  MRSA,  Quercitrin  memiliki  nilai  inhibisi  terbaik  terhadap LasR  dari  CRPA  dan  NDM-1  dari  CRE,  sedangkan  Quercetin-3-O-glucoside  memiliki  energi  ikatan  yang paling baik terhadap kdsB dari CRAB. Melalui pendekatan in silico, senyawa- senyawa bioaktif dalam gedi hijau ( A. manihot ) diprediksi memiliki potensi aktivitas antibakteri terhadap MRSA, CRAB, CRPA, dan CRE yang lebih besar dibandingkan dengan antibiotik Ampicillin dan Carbapenem
Kata kunci : Bakteri resisten antibiotik, Gedi hijau, Senyawa bioaktif, penambatan molekuler.

## PENDAHULUAN
Infeksi  bakteri  masih  menjadi  masalah kesehatan  di  Indonesia  (Kementerian  kesehatan  RI, 2011).  Infeksi  bakteri  dapat  berujung  pada  masalah kesehatan  yang  lebih  serius.  Infeksi  ini  dapat disebabkan  oleh  sejumlah  bakteri  yang  bersifat resisten  yang  menginvasi  tubuh  secara  sistemik maupun topikal. Sejumlah antibiotik telah ditemukan dan dikembangkan untuk membunuh bakteri patogen maupun menghambat pertumbuhannya.
Resistensi  terhadap  antibiotik  telah  banyak ditemukan di masyarakat. Bakteri dapat mengembangkan  suatu  sistem  pertahanan  untuk menggagalkan  kerja  antibiotik.  Kasus  resistensi antibiotik  di  Indonesia  telah  mulai  bermunculan ditandai dengan ditemukannya beberapa isolat bakteri yang tidak sensitif terhadap antibiotik (Nismawati et al , 2018).
Studi  terdahulu  menunjukan  tingginya estimasi  prevalensi  bakateri  resisten  antibiotik  di Indonesia.
Untuk
Methicillin-Resistant
Staphylococcus aureus (MRSA), estimasi prevalensi kasus resistensinya di Indonesia adalah sebesar 25% - 50% (Lee et al, 2018). Untuk Carbapenem-Resistant Acinetobacter baumannii (CRAB), estimasi prevalensi  kasus  resistensinya  di  Indonesia  adalah sebesar  50%  -  60%.  Untuk Carbapenem-Resistant Enterobacteriaceae (CRE),  estimase prevalensi kasus resistensinya di Indonesia adalah sebesar 5% - 10% (Hsu et al , 2017).
Gedi hijau ( Abelmoschus manihot ) merupakan  tanaman  yang  banyak  dimaanfaatkan sebagai sayur oleh masyarakat Minahasa. Daun gedi hijau  ( A.  manihot) memiliki  kemampuan  dalam menghambat  pertumbuhan  bakteri  gram  positif maupun  bakteri  gram  negatif  (Kambey et  al ,  2019; Suoth et al , 2019).
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui potensi senyawa bioaktif yang terkandung dalam gedi hijau sebagai inhibitor protein yang berperan penting dalam siklus  hidup  bakteri  resisten  antibiotik  secara in silico.

## METODOLOGI PENELITIAN Bentuk, Waktu dan Tempat Penelitian Bentuk Penelitian
Penelitian  ini  dibuat  menggunakan  metode in silico dengan menggunakan pendekatan penambatan molekuler senyawa bioaktif yang terdapat pada daun gedi  hijau  ( A.  manihot) terhadap  bakteri  resisten antibiotik.

## Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian  ini  dilakukan  bulan  September  - Desember  2021 di Program Studi Farmasi, Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sam Ratulangi Manado.

## Penambatan Molekuler
Senyawa  bioaktif  dari  daun  gedi  hijau  ( A. manihot) diperoleh  dari web  server  KNApSAcK Metabolite  Ecology .  SMILES  dari  setiap  senyawa bioaktif  kemudian  dikonversi  menjadi  format  SDF dengan menggunakan Open Babel.
Protein yang dijadikan target dalam penelitian ini adalah Penicillin Binding Protein 2a (PBP2a) dari Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus (MRSA)  (PDB:  3ZFZ),  LasR  dari Carbapenem- Resistant  Pseudomonas  Aeruginosa (CRPA)  (PDB:
3JPU),  3- deoxy- manno-octulosonate
cytidylyltransferase (kdsB) dari Carbapenem- Resistant Acinetobacter baumannii (CRAB) (PDB:3POL),  dan  NDM-1  dari Carbapenem- Resistant  Enterobacteriaceae (CRE)  (PDB:  4EYL). Data protein tersebut diambil dari web server Protein Data Bank.
Penambatan  molekuler  dilakukan  dengan menggunakan PyRx 0.8. Data senyawa dalam format SDF  diminimalkan  energinya  dan  dijadikan  sebagai ligan.  Data  protein  dijadikan  sebagai  makromolekul dalam  proses  penambatan  molekuler.  Energi  ikatan menjadi dasar dalam perankingan ligan terbaik.
Visualisasi  interaksi  antara  ligan  terbaik  dan asam  amino  protein  target  dilakukan  dengan menggunakan  BIOVIA Discovery  Studio  Visualizer untuk menunjukkan asam amino yang terlibat dalam interaksi serta gugus aktif dari ligan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN Senyawa Bioaktif Daun Gedi Hijau (A. manihot)
Dari  penelusuran  database  Knapsack  Family, ditemukan  5  senyawa  bioaktif  yang  terdapat  dalam daun  gedi  hijau  ( A.  manihot) yaitu  Myricetin, Quercetin-3-beta- galactoside, Quercetin-3-O- glucoside, Quercitrin, beta-D- -(1->3)-alpha-D- galactopyranuronosyl-(1->2)-6-deoxy-L-mannose (Afendi et al , 2012).

## Penambatan Molekuler
Penambatan  Pada  Penicillin  Binding  Protein  2a (PBP2a) dari Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus (MRSA)
Tabel  1  menunjukan  nilai  energi  ikatan  dari hasil penambatan molekuler, Gambar 1 menunjukan hasil  visualisasi  2D  dari  interaksi  tersebut.  Semua senyawa  bioaktif  memiliki  energi  ikatan  yang  lebih baik  dari  Carbapenem.  Myricetin,  Quercitrin, Quercetin-3-beta-galactoside,  dan  Quercetin-3-O- glucoside memiliki energi ikatan yang lebih baik dari Ampicillin.
Tabel  1. Energi  ikatan  penambatan  molekuler senyawa  bioaktif  daun  gedi  terhadap  PBP2a  dari MRSA Senyawa Bioaktif Energi ikatan (Kcal/mol) Ampicillin -7.4 Carbapenem -4.7 Myricetin -8.7 Quercitrin -8.5 Quercetin-3-beta-galactoside -8.1 Quercetin-3-O-glucoside -7.7 Beta-D-Glucopyranuronosyl-(1- >3)-alpha-D- galactopyranuronosyl-(1->2)-6- deoxy-L-mannose -6.9
Gambar 1. Hasil visualisasi 2D antara Myricetin dan PBP2a
Carbapenem memiliki nilai energi ikatan yang inferior  dibandingkan  dengan  senyawa  yang terkandung  dalam  gedi  hijau,  sedangkan  untuk ampicillin, nilai energi ikatannya yang lebih inferior dari Myricetin, Quercitrin, Quercetin-3-beta- galactoside,  Quercetin-3-O-glucoside.  Nilai  energi ikatan  yang  semakin  kearah  negatif  menunjukan kemampuan  senyawa  untuk  berikatan  dengan protein  target  PBP2a  pada  bakteri  MRSA  menjadi semakin  baik  (Kalalo  et  al,  2020).  Hasil  ini menunjukkan  bahwa  kebanyakan  senyawa  dari  gadi hijau  ( A.  manihot) secara in  silico memiliki potensi
penambatan  atau  inhibisi  yang  lebih  baik  dari antibiotik Ampicillin dan Carbapenem.

## Penambatan  Pada  LasR  dari  Carbapenem- Resistant Pseudomonas Aeruginosa (CRPA)
Tabel  2  menunjukan  nilai  energi  ikatan  dari hasil  penambatan  molekuler,  Gambar  2  menunjukan hasil visualisasi 2D dari interaksi tersebut.
Tabel  2. Energi  ikatan  penambatan  molekuler senyawa bioaktif daun gedi terhadap LasR dari CRPA
Senyawa Bioaktif Energi ikatan (Kcal/mol) Ampicillin -9.9 Carbapenem -5.9 Quercitrin -12.1 Quercetin-3-beta-galactoside -11.8 Myricetin -10 Quercetin-3-O-glucoside -6.2 Beta-D-Glucopyranuronosyl-(1- >3)-alpha-D- galactopyranuronosyl-(1->2)-6- deoxy-L-mannose -6.1
Gambar 2. Hasil visualisasi 2D antara Quercitrin dan LasR
Quercitrin,  Quercetin-3-beta-galactoside,  dan Myricetin  menunjukkan  potensi  inhibisi  yang  lebih baik  dibandingkan  dengan  kedua  antibiotik  control
karena  memiliki  nilai  energi  ikatan  yang  lebih rendah. Semakin rendah energi ikatannya menunjukan semakin baik kompleks yang dibentuk antara senyawa dan protein target LasR. Berdasarkan hal ini, Quercetin merupakan senyawa bioaktif  yang  terkandung  dalam  gedi  hijau  yang memiliki potensi  paling  besar  untuk  dikembangkan sebagai  obat.  Hasil  energi  ikatannya  sebanding dengan banyaknya ikatan yang dibentuk. Kompleks interaksi  antara  Quercetin  dan  LasR  terbentuk melalui  ikatan pi-anion,  conventional dan pi-donor hydrogend  bond,  pi-pi  stacked,  pi-pi  shaped,  pi- alkyl, dan van  der  Waals (Alizadeh  dan Ebrahimzadeh, 2022)
Penambatan  Pada  3-deoxy-manno-octulosonate cytidylyltransferase  (kdsB)  dari  Carbapenem-

## Resistant Acinetobacter baumannii (CRAB)
Tabel  3  menunjukan  nilai  energi  ikatan  dari hasil penambatan molekuler, Gambar 3 menunjukan hasil  visualisasi  2D  dari  interaksi  tersebut.  Nilai energi  negatif  yang  lebih  rendah  didapatkan  pada senyawa  yang  terdapat  pada  daun  gedi  hijau  ( A. manihot ).  Dapat  diprediksi  bahwa  daun  gedi  hijau ( A.  manihot) memiliki  aktivitas  antibakteri  yang lebih  baik  terhadap  CRPA  dibandingkan  dengan Ampicillin  dan  Carbapenem  dengan  mekanisme menghambat kerja kdsB dari CRAB.
Tabel  3. Energi  ikatan  penambatan  molekuler senyawa  bioaktif  daun  gedi  terhadap  kdsB  dari CRAB.
Senyawa Bioaktif Energi ikatan (Kcal/mol) Ampicillin -6.4 Carbapenem -4.4 Quercetin-3-O-glucoside -8.2 Quercetin-3-beta-galactoside -8 Quercitrin -7.9 beta-D-Glucopyranuronosyl- (1->3)-alpha-D- galactopyranuronosyl-(1->2)-6- deoxy-L-mannose -7.7 Myrcetin -7.5
Semua senyawa bioaktif memiliki energi ikatan yang  lebih  baik  dari  kedua  antibiotik.  Hasil  ini menunjukkan bahwa  kebanyakan senyawa  dari  gedi hijau  ( A.  manihot) secara in  silico memiliki  potensi penambatan atau inhibisi terhadap CRAB yang lebih
baik dari antibiotik Ampicillin dan Carbapenem.
Gambar  3. Hasil  visualisasi  2D  antara  Quercetin-3- O-glucoside dan kdsB dari CRAB
Penambatan  Pada  NDM-1  dari  Carbapenem-

## Resistant Enterobacteriaceae (CRE)
Tabel  4  menunjukan  nilai  energi  ikatan  dari hasil penambatan molekuler, Gambar 4 menunjukan hasil visualisasi 2D dari interaksi tersebut.
Tabel  4. Energi  ikatan  penambatan  molekuler senyawa  bioaktif  daun  gedi  terhadap  NDM-1  dari CRE
Senyawa Bioaktif Energi ikatan (Kcal/mol) Ampicillin -7.7 Carbapenem -4.5 Quercitrin -7.9 Myricetin -7.7 Quercetin-3-beta-galactoside -7.4 Quercetin-3-O-glucoside -7.2
beta-D-Glucopyranuronosyl- (1->3)-alpha-D- galactopyranuronosyl-(1->2)-6- deoxy-L-mannose -6.8
Gambar  4. Hasil  visualisasi  2D  antara  Quercitrin dan NDM-1 dari CRE
Hanya Quercitrin yang memiliki energi ikatan yang  lebih  baik  terhadap  NDM-1  dari  CRE dibandingkan  dengan  antibiotik  kontrol.  Semua senyawa  dalam  gedi  hijau  ( A.  manihot) memiliki nilai energi  ikatan  yang  lebih  rendah  dibandingkan dengan  Carbapenem.

## KESIMPULAN
Penggalian database menunjukkan adanya 5 senyawa bioaktif yang terdapat pada daun gedi hijau ( A. manihot). Senyawa-senyawa bioaktif dalam gedi hijau  ( A.  manihot )  memiliki  potensi  aktivitas antibakteri terhadap MRSA, CRAB, CRPA, dan CRE yang  lebih  besar  dibandingkan  dengan  antibiotik Ampicillin  dan  Carbapenem.  Myricetin  merupakan senyawa  yang  memiliki  aktivitas  hambatan  terbaik terhadap  PBP2a  dari  MRSA,  Quercitrin  memiliki nilai  inhibisi  terbaik  terhadap  LasR  dari  CRPA  dan NDM-1  dari  CRE,  sedangkan  Quercetin-3-O- glucoside  memiliki  energi  ikatan  yang  paling  baik terhadap kdsB dari CRAB.

## SARAN
Perlu  dilakukan  pendekatan  in  silico  lainnya untuk  memvalidasi  dan  memperkuat  hasil  temuan dalam  penelitian  ini.  Selanjutnya  dapat  dilakukan
penelitian  secara  in-vitro  untuk  melihat  aktivitas antibakteri dari daun gedi hijau ( A. manihot ) terhadap bakteri resisten antibiotik MRSA. CRPA, CRAB, dan CRE.

## DAFTAR PUSTAKA
Afendi, F. M., Okada, T., Yamazaki, M., Hirai-Morita, A.,  Nakamura,  Y.,  Nakamura,  K.,  Ikeda,  S., Takahashi, H., Altaf-Ul-Amin, M., Darusman, L. K.,  Saito,  K.,  &  Kanaya,  S.  2012.  KNApSAcK
Family  Databases:  Integrated  Metabolite–Plant Species Databases for Multifaceted Plant Research. Plant  and  Cell  Physiology , 53 (2),  e1– e1.
Alizadeh,  S.  R.,  &  Ebrahimzadeh,  M.  A.  2022. Quercetin derivatives: Drug design, development, and  biological  activities,  a  review. European Journal of Medicinal Chemistry , 229 , 114068. Hsu,  L.Y.,  Anucha,  A., Erum,  K., Nuntra, S., Abdul,
G.,  &  Anantharajah,  T.  P.  2017.  Carbapenem- Resistant Acinetobacter baumannii and
Enterobacteriaceae in South and Southeast Asia. Clinical Microbiology Reviews , 30 (1), 1–22. Kalalo  MJ,  Fatimawali,  Kalalo  T,  Rambi  hristani  IJ.
Tea Bioactive Compounds As Inhibitor Of Mrsa Penicillin  Binding  Protein  2a  (Pbp2a):  A Molecular  Docking  Study.  Pharm  Med  J. 2020;3(2):70–5.
Kambey,  B.,  Sudewi,  S.,  Jayanto,  I.  2019.  Analisis Korelasi  Antara  Kandungan  Fenol  Total Dengan  Aktivitas  Antibakteri  Ekstrak  Dan Fraksi  Abelmoschus  Manihot  L.  Terhadap Escherichia coli. PHARMACON, 8 (2), 472-479. Kementerian Kesehatan RI. 2011. Pedoman
Penggunaan  Antibiotik .  Jakarta.  Departemen
Kesehatan RI. Lee, A. S., de Lencastre, H., Garau, J., Kluytmans, J., Malhotra-Kumar,  S.,  Peschel,  A.,  Harbarth, S. 2018. Methicillin-resistant Staphylococcus  aureus. Nature  Reviews Disease Primers , 4(1): 18033.
Nismawati,  N.,  Sjahril,  R.,  Agus,  R.  2018.  Deteksi
Methicillin  Resistant  Staphylococcus  aureus (MRSA) Pada Pasien Rumah Sakit Universitas  Hasanuddin  Dengan  Metode Kultur. Prosiding Seminar Nasional
Megabiodiversitas Indonesia . 4(1): 15-21.
Suoth,  J.A.T.  Sudewi,  S,  Wewengkang,  D.  S.  2019.
Analisis  Korelasi  Antara  Flavonoid  Total Dengan  Aktivitas  Antibakteri  Ekstrak  Dan Fraksi  Daun  Gedi  Hijau  (Abelmoschus Manihot L.). PHARMACON , 8(3): 591-600.