Judul: Structure Modification of African Leaves Tannin Compound as an Antibacterial on the Target MurA based on QSAR and Molecular Dynamics Computation
Abstrak: Tanaman Afrika (Vernonia amygdalina Del) mengandung berbagai jenis metabolit sekunder yang memiliki aktivitas antibakteri seperti tanin dan turunannya. Penggunaan antibiotik secara berlebihan dapat menyebabkan resistensi antibiotik, sehingga menurunnya efektivitas obat yang digunakan dalam mencegah atau mengobati infeksi. Target dalam pengembangan antibakteri salah satunya yaitu pengambatan enzim MurA. MurA memiliki peranan penting dalam biosintesis dinding sel bakteri dan memengaruhi kelangsungan hidup bakteri. Penelitian ini bertujuan memodifikasi struktur senyawa tanin daun Afrika dengan pendekatan QSAR dan komputasi dinamika molekul untuk meningkatkan aktivitas antibakteri, meningkatkan selektivitas, menurunkan efek samping atau toksisitas senyawa, serta memberikan usulan kandidat senyawa obat baru dari daun Afrika sebagai antibakteri. Pendekatan QSAR dilakukan dengan perhitungan deskriptor hidrofobik (π), elektronik (σ), dan sterik (Es) untuk mendapatkan persamaan yang tervalidasi untuk melakukan perhitungan EC50 dalam modifikasi struktur senyawa tanin daun Afrika. Penelitian secara penambatan molekuler dengan parameter jenis ikatan kimia, energi afinitas, dan konstanta inhibisi sedangkan melalui simulasi dinamika molekul memiliki keluaran hasil simulasi berupa trajektori yang memberikan informasi Root Mean Square Deviation (RMSD), Root Mean Square Fluctuation (RMSF), Molecular Mechanics Poisson-Boltzmann Surface Area (MMPBSA) dan jari-jari girasi yang dapat menguatkan potensi senyawa tanin daun Afrika sebagai antibakteri. Hasil perhitungan the median effective concentration (EC50) dan nilai bioaktivitas dari senyawa tanin daun Afrika termodifikasi terbukti mengalami penurunan nilai EC50 dan peningkatan nilai bioaktivitas senyawa termodifikasi sebagai inhibitor enzim. Hasil penambatan molekul menunjukkan bahwa beberapa senyawa aktif tanin daun Afrika yaitu acertanin, acertanin termodifikasi, hamamelitanin, hemamelitanin termodifikasi, petunidin-3-glukosida dan petunidin-3-glukosida termodifikasi memiliki energi afinitas sebesar -7,4; -8,8; -5,6; -9,0; -6,1; dan -5,6 kkal/mol serta konstanta inhibisi sebesar 3,71; 0,35; 77,73; 0,249; 33,39; dan 77.73 μM menunjukkan aktivitas lebih baik dibanding ligan pembanding berupa fosfomisin yang memiliki -4,5 kkal/mol dan konstanta inhibisi sebesar 498,673 μM. Hasil simulasi dinamika menunjukkan nilai RMSD, RMSF, dan jari-jari girasi fosfomisin memiliki stabilitas paling baik dibandingkan kelima senyawa tanin daun Afrika yang memiliki stabilitas ligan tergolong cukup baik. Nilai MMPBSA senyawa fosfomisin memiliki energi yang sangat kuat dibandingkan semua ligan uji senyawa tanin daun Afrika dengan nilai sebesar -79,416 kkal/mol, sedangkan senyawa hamamelitanin termodifikasi, hamamelitanin, acertanin termodifikasi, dan petunidin-3-glukosida sebesar -34,019; -33,227; 20,917; -6,597; dan -7,854 kkal/mol. Senyawa aktif tersebut diprediksi dapat menghambatan aktivitas enzim MurA dalam proses biosintesis dinding sel bakteri mengakibatkan perubahan morfologi, aglutinisasi, sitolisis karena ketidakseimbangan tekanan osmotis, dan autolisis pada bakteri., African leaves (Vernonia amygdalina Del) contain various types of secondary metabolites with antibacterial activity such as tannins and its derivatives. Antibiotic overuse, a key driver of antibaterial resistance has resulted in decreased effectiveness of drugs used in preventing or treating infections. MurA Enzyme involved in bacterial cell wall biosynthesis and critical for the survival of most bacteria. MurA has become a validated and attractive target for the design of novel antibiotic agent. This study aimed to modify the structure of African leaves tannin compounds based on QSAR and molecular dynamics computation, to increase antibacterial activity, selectivity, reduction of side effect, and provide a novel drug compound as anti-bacterial. QSAR approach with calculating the hydrophobic (π), electronic (σ), and steric (Es) descriptors to obtain validated equation calculations for the specific active compounds structure modification. Molecular docking
Keyword: Antibacterial, MurA, QSAR, Vernonia amygdalina