Perpustakaan Digital ITB

Demam berdarah dengue (DBD) masih menjadi salah satu masalah kesehatan global dengan tingkat morbiditas dan mortalitas yang tinggi, terutama di negara tropis seperti Indonesia. DBD disebabkan oleh virus dengue (DENV) yang disebarkan oleh vektor nyamuk Aedes aegypti. DENV terdiri atas empat serotipe utama, yaitu DENV-1 hingga DENV-4, dengan DENV-2 dan DENV-3 merupakan serotipe yang paling sering menyebabkan kasus infeksi berat di Indonesia. Vaksin untuk DBD telah tersedia namun efektivitasnya masih terbatas sementara itu, antivirus spesifik yang mampu menghambat replikasi virus dengue belum ditemukan hingga saat ini. Secara struktural, DENV tersusun atas tiga protein struktural (C, prM/M, dan E) serta tujuh protein non- struktural (NS1, NS2A/B, NS3, NS4A/B dan NS5). Di antara protein non-struktural DENV, protein NS1 memiliki peran krusial dalam proses replikasi virus, mekanisme sekresi, patogenesis penyakit, serta modulasi dan penghindaran respons imun inang. Protein NS1 berfungsi optimal dalam bentuk dimer dan hexamer (trimer dari dimer). Protein NS1 memiliki tiga domain, di mana domain ?-roll berperan sebagai elemen kunci dalam pembentukan antarmuka dimer. Domain ?-roll ini terdiri atas 19 residu asam amino dari masing-masing rantai yang saling berinteraksi membentuk dimer NS1 yang stabil. Dengan demikian, domain ini menjadi target yang sangat menjanjikan untuk intervensi terapeutik, karena gangguan terhadap struktur ?-roll diperkirakan dapat menghambat proses dimerisasi dan menurunkan fungsi biologis NS1. Pendekatan terapeutik berbasis peptida telah banyak dieksplorasi sebagai inhibitor untuk berbagai protein virus dengue. Peptida sintetik memiliki keunggulan dalam hal spesifisitas dan kemampuan meniru antarmuka alami protein–protein. Namun demikian, kendala utama peptida terapeutik adalah rendahnya stabilitas dan bioavailabilitas in vivo akibat degradasi oleh enzim protease serta keterbatasan difusi dalam sistem biologis. Oleh karena itu, penelitian ini mengusulkan sistem ko-pelarut menggunakan ektoin, yaitu osmolit alami bermuatan zwitterion yang dikenal berperan sebagai chemical chaperone untuk menstabilkan protein dan peptida dalam lingkungan air. Penggunaan ektoin diharapkan dapat meningkatkan kestabilan struktural dan afinitas pengikatan peptida terhadap target proteinnya. Inovasi utama penelitian ini adalah sintesis peptida 19-mer yang urutannya berasal dari urutan ?-roll protein NS1 DENV-2, karena serotipe ini diketahui memiliki tingkat virulensi yang lebih tinggi, asosiasi yang kuat dengan manifestasi klinis berat, serta dominasi epidemiologis yang luas di wilayah endemik, termasuk Indonesia. Oligopeptida ini diharapkan berfungsi sebagai pengganggu terbentuknya dimer NS1 sehingga dapat menurunkan atau bahkan menghilangkan fungsi biologis NS1 dalam patogenitas DBD. Peptida ini kemudian dievaluasi secara in vitro untuk menilai potensinya dalam mengganggu struktur dan fungsi NS1. Serangkaian pengujian dilakukan untuk memperoleh data komprehensif meliputi: (1) Surface Plasmon Resonance (SPR) untuk menentukan afinitas dan parameter termodinamika interaksi peptida–NS1; (2) Circular Dichroism (CD) spectroscopy untuk mengamati perubahan struktur sekunder protein target setelah pengikatan; dan (3) Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) untuk menilai perubahan kemampuan pengenalan NS1 oleh antibodi spesifik setelah berinteraksi dengan peptida. Selain itu, analisis komputasi menggunakan penambatan molekuler (HADDOCK) dan simulasi dinamika molekul (AMBER FF19SB, 500 ns) dilakukan untuk menganalisis mode pengikatan, jaringan kontak antarmolekul, serta kestabilan kompleks selama waktu simulasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peptida ?-roll berikatan kuat dengan NS1, dengan nilai konstanta disosiasi (KD) sebesar 0,14 ± 0,01 ?M dan perubahan energi bebas Gibbs (?G) sekitar ?9,34 ± 0,08 kkal/mol, menandakan interaksi yang kuat. Penambahan ektoin sebagai ko-pelarut meningkatkan kestabilan dan afinitas pengikatan, menghasilkan nilai KD 0,12 ± 0,01 ?M dan ?G ?9,44 ± 0,06 kkal/mol. Analisis statistik menunjukkan peningkatan yang bermakna (p < 0,05) antara kondisi dengan dan tanpa ektoin, mengindikasikan peran ektoin dalam memperkuat interaksi peptida–NS1. Spektrum CD memperlihatkan penurunan konten ?-sheet sebesar sekitar 9% ± 0,1% serta penurunan proporsi ?-heliks, menunjukkan terjadinya disrupsi elemen struktural di sekitar domain ?-roll. Sementara itu, hasil ELISA menunjukkan penurunan nilai absorbansi OD450 secara konsentrasi-dependent, menggambarkan berkurangnya pengenalan NS1 oleh antibodi spesifik akibat perubahan struktur NS1. Analisis in silico melalui penambatan molekul menunjukkan bahwa peptida berikatan kuat pada area sekitar domain ?-roll monomer NS1. Ketika dilakukan penambatan molekul terhadap kompleks dimer, terbentuk konfigurasi NS1–peptida–NS1, di mana keberadaan peptida pada antarmuka ?-roll mencegah interaksi langsung antar-rantai NS1. Kondisi ini mengubah orientasi dimer alami sehingga kompleks dimer tidak lagi terbentuk secara sempurna, menandakan potensi peptida untuk menghambat proses dimerisasi NS1 secara kompetitif. Selanjutnya, hasil simulasi dinamika molekul 500 ns menunjukkan trajektori RMSD yang stabil dan jaringan ikatan hidrogen yang persisten sepanjang waktu simulasi. Perhitungan energi bebas pengikatan menggunakan metode MM-PBSA dan MM- GBSA menghasilkan nilai masing-masing ?0,9 kkal/mol dan ?19,56 kkal/mol, yang menegaskan kestabilan kompleks peptida-NS1 dan kontribusi dominan gaya elektrostatik serta van der Waals terhadap interaksi yang terbentuk. Secara keseluruhan, hasil eksperimental dan komputasional mendukung hipotesis bahwa peptida turunan domain ?-roll mampu mengganggu struktur dan fungsi NS1 melalui mekanisme kompetitif terhadap antarmuka dimerisasi. Penambahan ektoin terbukti berkontribusi dalam meningkatkan stabilitas interaksi peptida, baik secara termodinamika maupun struktural. Temuan ini memberikan dasar ilmiah yang kuat untuk pengembangan terapi peptida berbasis ?-roll yang distabilkan osmolit sebagai pendekatan baru untuk menekan morbilitas dan mortalitas DBD, khususnya yang disebabkan oleh DENV-2.