Perpustakaan Digital ITB

Beberapa turunan pirazin telah dilaporkan sebagai inhibitor tirosin kinase (ITK) salah satu protein target pada pengobatan kanker. Turunan pirazin tersebut mengandung gugus amina (aminopirazin) dan amida (pirazinamida) yang dilaporkan aktif sebagai ITK terhadap beberapa keluarga kinase, yaitu IGF1R (insulin-like growth factor-1 receptor), ACK1 (activated Cdc42-associated kinase 1), JAK3 (janus kinase 3) dan SYK (spleen tyrosine kinase). ITK sebagai antikanker memiliki keunggulan dibandingkan obat sitotoksik karena bekerja lebih spesifik pada target molekul protein yang berperan dalam proliferasi sel kanker sehingga menimbulkan efek samping yang lebih sedikit pada pasien. Namun, kajian mengenai hal tersebut masih relatif terbatas. Pada penelitian ini telah disintesis berbagai turunan aminopirazin dan pirazinamida dan aktivitasnya sebagai ITK juga ditentukan, baik terhadap reseptor tirosin kinase reseptor (TKR) maupun terhadap tirosin kinase non-reseptor (TKNR). Aminopirazin dan pirazinamida disintesis menggunakan bahan awal 3- hidroksipirazin-2-karboksamida (1) dan asam-3-aminopirazin-2-karboksilat (2). Sintesis dilakukan melalui transformasi kimia posisi C-6 pada pirazin 1 serta transformasi gugus asam karboksilat dan gugus amina pada pirazin 2. Struktur molekul senyawa-senyawa hasil sintesis ditentukan spektroskopi NMR 1D, NMR 2D, dan dengan spektroskopi massa resolusi tinggi ESI-TOF (electrospray ionization-time of flight). Senyawa-senyawa hasil sintesis tersebut selanjutnya diuji aktivitas biologisnya secara in vitro sebagai ITK terhadap sebelas TKR, yaitu EGFR (epidermal growth factor receptor), HER2 (human epidermal growth factor receptor 2), HER4 (human epidermal growth factor receptor 4), IGF1R (insulin- like growth factor-1 receptor), InsR (insulin receptor), KDR (kinase domain receptor), PDGFR??(platelet-derived growth factor receptor alpha) dan PDGFR? (platelet-derived growth factor receptor beta), AXL1 (anexelekto receptor tyrosine kinase 1), EPHA1 (erythropoietin-producing human hepatocellular type-A receptor 1) dan TRKA (tyrosine kinase receptor A). Aktivitas biologis senyawa tersebut juga diuji terhadap lima TKNR, yaitu FAK (focal adhesion kinase), ITK (interleukin-2-inducible T-cell kinase), JAK3 (janus kinase 3), PYK2 (protein tyrosine kinase 2 beta) dan SYK (spleen tyrosine kinase). Seluruh pengujian dilakukan menggunakan konsentrasi senyawa hasil sintesis sebesar 10 µM dengan metode bioluminesens. Selain itu, penambatan molekul (molecular docking) senyawa-senyawa hasil sintesis yang berpotensi sebagai ITK pada struktur kinase target dilakukan menggunakan AutoDock Vina. Pada penelitian ini telah dikembangkan pembentukan pirazinamida, yaitu antara gugus karboksilat yang terikat pada cincin pirazin dengan berbagai amina primer (alifatik dan aromatik) dan antara gugus amina yang terikat pada cincin pirazin dengan benzoil klorida. Reaksi tersebut dilakukan dalam satu wadah (one pot synthesis) menggunakan CDI sebagai agen pengopling. Penggunaan CDI pada sintesis pirazinamida dari gugus amina yang terikat pada cincin pirazin dengan benzoil klorida mampu menghasilkan rendemen sintesis dalam jumlah yang signifikan. Sembilan belas senyawa turunan aminopirazin dan pirazinamida telah disintesis pada penelitian ini. Dua senyawa disintesis dari pirazin 1, yaitu 3-hidroksi-6- nitropirazin-2-karboksamida (3) dan 3-hidroksi-6-fluoropirazin-2-karboksamida (4). Selain itu, tujuhbelas senyawa disintesis dari pirazin 2, yaitu metil-3- aminopirazin-2-karboksilat (5), 3-amino-N-metilpirazin-2-karboksamida (6), metil 3-amino-6-bromopirazin-2-karboksilat (7), metil 3-benzamidopirazin-2- karboksilat (8), 3-amino-N-butilpirazin-2-karboksamida (9), 3-amino-N- isobutilpirazin-2-karboksamida (10), 3-amino-N-fenilpirazin-2-karboksamida (11), 3-amino-N-(4-metoksifenil)pirazin-2-karboksamida (12), 3-amino-N-(4-bromo-2- metoksifenil)pirazin-2-karboksamida (13), 3-amino-N-(3-aminofenil)pirazin-2- karboksamida (14), 3-amino-N-(3-klorofenil)pirazin-2-karboksamida (15), 3- amino-N-benzilpirazin-2-karboksamida (16), 3-amino-N-(4-metilbenzil)pirazin-2- karboksamida (17), 3-amino-N-(2-metilbenzil)pirazin-2-karboksamida (18), 3- amino-N-(4-metoksibenzil)pirazin-2-karboksamida (19), N,N’-(heksan-1,6- diil)bis(3-aminopirazin-2-karboksamida) (20), dan 3-benzamido-N-fenilprazin-2- karboksamida (21). Pirazinamida 13?15, bipirazin 20 dan benzamida fenilpirazin 21 adalah senyawa baru yang belum pernah diisolasi dari sumber alam atau disintesis sebelumnya. Hasil pengujian aktivitas biologis menunjukkan bahwa pirazinamida 11 dan 15 memiliki aktivitas penghambatan yang paling baik. Pirazinamida 11 menghambat 41% aktivitas AXL1 dan 34% aktivitas TRKA, sedangkan pirazinamida 15 menghambat 35% aktivitas EGFR. Pirazin 1 dan 2, nitropirazin 3, fluoropirazin 4, benzamida esterpirazin 8 dan benzamida fenilpirazin 21 menunjukkan aktivitas penghambatan dengan target tunggal. Pirazinamida 11, 12, 14, 15, 17 dan bipirazin 20 menunjukkan aktivitas penghambatan multitarget. Sementara itu pirazinamida 13, 16, 17, 18 dan 19 sangat lemah atau tidak aktif sebagai ITK. Hubungan antara struktur dan aktivitas menunjukkan bahwa senyawa pirazin dengan substituen aromatik pada gugus amida memberikan aktivitas penghambatan yang lebih baik (5?41%) dibandingkan senyawa pirazin dengan rantai alifatik (1?16%). Pada amida tersubstitusi aromatik, pirazinamida tersubstitusi fenil memiliki aktivitas penghambatan yang lebih baik (35?14%) daripada pirazinamida tersubstitusi benzil (? 14%). Kajian penambatan molekul pada pirazinamida 11 dan pirazinamida 15 menunjukkan bahwa interaksi senyawa (ligan) dengan tirosin kinase terjadi melalui ikatan hidrogen dan interaksi hidrofobik. Atom oksigen gugus amida pada posisi C-2 berperan dalam pembentukan ikatan hidrogen dengan residu asam amino AXL1, TRKA dan EGFR. Ikatan hidrogen lainnya juga ditunjukkan oleh gugus amina (AXL1), amida (TRKA) dan nitrogen heterosiklik (EGFR). Sementara itu interaksi hidrofobik ditunjukkan oleh hidrokarbon aromatik gugus amida di posisi C-2. Pirazinamida 11 dan 15 menunjukkan interaksi dengan residu penting dari enzim terkait. Pirazinamida 11 menunjukkan ikatan hidrogen dengan Lys619 dari AXL1. Pirazinamida 11 menunjukkan interaksi hidrofobik dengan Phe589 dan Tyr591 dari TRKA. Pirazinamida 15 menunjukkan ikatan hidrogen dengan Thr766 dan interaksi hidrofobik dengan Met769 dari EGFR. Interaksi tersebut menunjukkan bahwa posisi ligan berada pada situs katalitik dari domain kinase. Pirazinamida 11 dan 15 dikembangkan lebih lanjut dengan pendekatan penambatan molekul untuk mendapatkan senyawa dengan afinitas ligan-enzim yang lebih tinggi. Senyawa-senyawa yang dikembangkan adalah 3-((6,7-dimetoksikuinazolin- 4-il)amino-N-fenilpirazin-2-karboksamida) (22), N-(3-klorofenil)-3-((6,7- dimetoksikuinazolin-4-il)amino)pirazin-2-karboksamida (23), 3-sinamido-N- fenilpirazin-2-karboksamida (24) dan N-(3-klorofenil)-3-sinamidopirazin-2- karboksamida (25). Penelitian ini telah membuktikan bahwa 3-hidroksipirazin-2-karboksamida (1) dan asam-3-aminopirazin-2-karboksilat (2) dapat ditransformasi secara kimia menjadi sembilan belas turunan aminopirazin dan pirazinamida (3–21). Pirazinamida 11 memberikan kemampuan inhibisi terbaik terhadap AXL1 dan TRKA, sedangkan pirazinamida 15 memberikan kemampuan inhibisi terbaik terhadap EGFR. Kedua senyawa tersebut mengandung gugus amida aromatik pada posisi C-2 dan gugus amina pada posisi C-3. Hasil penelitian ini memberikan kontribusi ilmiah pada beberapa aspek. Metode sintesis khususnya untuk senyawa-senyawa baru, termasuk rendemen sintesis yang diperoleh, dapat digunakan sebagai referensi dalam penyediaan akses terhadap turunan aminopirazin dan pirazinamida. Selain itu, informasi mengenai aktivitas turunan aminopirazin dan pirazinamida sebagai inhibitor tirosin kinase dan hasil pemodelan dengan analisis penambatan molekul juga berkontribusi dalam pengembangan senyawa bahan aktif sebagai kandidat antikanker baru.