Article Details

SKRINING IN SILICO DAN UJI IN VITRO SENYAWA PENGHAMBAT CYCLIN-DEPENDENT KINASE 4 (CDK4) DAN CYCLIN-DEPENDENT KINASE 6 (CDK6)

Oleh   Ni Made Pitri Susanti [30719006]
Kontributor / Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Daryono Hadi Tjahjono, M.Sc., Apt.;Dr. rer. nat. Rahmana Emran Kartasasmita, M.Si.;Dr. rer. nat. Sophi Damayanti, M.Si., Apt.;
Jenis Koleksi : S3-Disertasi
Penerbit : Farmasi
Fakultas : Sekolah Farmasi
Subjek :
Kata Kunci : farmakofor, skrining virtual, molecular docking, simulasi dinamika molekul, CDK4, CDK6, uji in vitro
Sumber :
Staf Input/Edit : yana mulyana  
File : 1 file
Tanggal Input : 11 Jul 2022

Kanker merupakan salah satu penyakit utama penyebab kematian di seluruh dunia, sehingga penelitian untuk menemukan pengobatan yang tepat terus dikembangkan. Pertumbuhan sel yang tidak terkendali merupakan karakteristik kanker, salah satunya disebabkan oleh kemampuan sel tersebut untuk mempertahankan proliferasi kronis. Pada jaringan normal, produksi dan pelepasan sinyal pendorong pertumbuhan yang mengatur siklus sel dapat dikontrol dengan baik untuk memastikan homeostasis jumlah dan fungsi jaringan normal. Oleh karena itu, pengendalian proliferasi sel melalui intervensi pada siklus sel dapat menjadi salah satu upaya dalam pengobatan berbagai jenis kanker salah satunya kanker payudara. Cyclin-dependent kinase (CDK), cyclin, dan inhibitors CDK endogen (CKI) merupakan komponen utama yang mengatur siklus sel. CDK yang termasuk dalam kelompok enzim serin/treonin kinase ini berperan dalam tiap tahap siklus sel. CDK4 dan CDK6 diaktivasi oleh cyclin D setelah adanya sinyal mitogenik pada fase G1. Fosforilasi protein retinoblastoma (Rb) mengawali berlanjutnya stimulasi pelepasan cyclin lainnya untuk mengaktivasi CDK lain pada tahapan siklus sel selanjutnya. Resistensi endokrin juga berhubungan dengan over ekspresi cyclin D. Selain itu, adanya penghambatan CKI dapat memicu terjadinya hiperaktivitas dari CDK4 dan CDK6. Penghambatan pada CDK4 dan CDK6 menyebabkan hilangnya ekspresi cyclin yang terkait dengan tahap siklus sel selanjutnya sehingga siklus akan terhenti sepenuhnya. Kelompok enzim CDK memiliki banyak fungsi seluler dengan kemiripan struktur yang dimiliki, sehingga diperlukan selektivitas dalam penghambatannya. Selain dalam upaya peningkatan efektivitas terapi, pencegahan terjadinya efek yang tidak diinginkan karena blokade pada CDK lainnya juga diperlukan. Inhibitor CDK4 dan CDK6 oral dengan aktivitas klinis dan profil toksisitas yang dapat diterima dan telah disetujui oleh US Food and Drug Administration (FDA) untuk digunakan sebagai terapi kanker payudara. Oleh karena itu, peneltitian ini dilakukan untuk mengidentifikasi senyawa potensial penghambat CDK4 dan CDK6 melalui kombinasi metode in silico dan in vitro. Penelitian diawali dengan pemodelan farmakofor melalui molecular alignment tiga senyawa inhibitor CDK4/6 yang telah disetujui oleh Food and Drug Administration ii (FDA) untuk penggunaan klinis yaitu palbociclib, ribociclib, dan abemaciclib. Tahap selanjutnya adalah skrining in silico untuk mendapatkan kandidat senyawa pada database senyawa ZINC15 menggunakan model farmakofor tervalidasi yang dilanjutkan dengan studi interaksi senyawa kandidat dengan target CDK4 dan CDK6 melalui molecular docking. Senyawa kandidat yang diperoleh dari hasil skrinig in silico kemudian dianalisis stabilitas interaksinya dengan target melalui simulasi dinamika molekul selama 200 ns serta dilakukan perhitungan energi bebas pengikatan menggunakan metode Molecular Mechanics Poisson-Boltzmann Surface Area (MMPBSA). Senyawa kandidat terpilih berdasarkan hasil simulasi dinamika molekul dilanjutkan dengan pengujian in vitro untuk mengonfirmasi selektivitas serta aktivitas penghambatannya pada CDK4 dan CDK6. Tahapan skrining in silico menghasilkan delapan kandidat senyawa terpilih berdasarkan docking score dan interaksinya dengan target. Berdasarkan hasil analisis stabilitas interaksi dan perhitungan energi bebas pengikatan, terpilih empat senyawa yaitu ZINC585292724 (ZN09), ZINC585292587 (ZN07), ZINC585291674 (ZN06), dan ZINC585291474 (ZN05) untuk diteruskan pada tahapan uji selanjutnya. Pengujian in vitro terdiri dari dua tahap yaitu pengujian selektivitas menggunakan konsentrasi tunggal 1 µM untuk setiap senyawa dan pengujian aktivitas penghambatan melalui penentuan IC50 menggunakan 10 konsentrasi. Pengujian selektivitas dan aktivitas penghambatan (IC50) terhadap CDK6 dilakukan dengan menggunakan Kinase Selectivity Profiling System: CMGC2 + ADP-Glo TM Assay, sedangkan pengujian terhadap CDK4 dilakukan dengan menggunakan CDK4 assay kit dan Kinase-Glo ® Max Lunimescence Kinase Assay. Hasil pengujian selektivitas menunjukkan keempat senyawa memiliki selektivitas yang baik terhadap CDK6. Senyawa ZINC585292724 (ZN09) dan ZINC585291674 (ZN06) tergolong memiliki aktivitas kuat dengan aktivitas enzimatis yang tersisa masing-masing sebesar 18 dan 12%, sedangkan senyawa ZINC585292587 (ZN07) dan ZINC585291474 (ZN05) tergolong memiliki aktivitas moderat dengan aktivitas enzimatis yang tersisa masing-masing 35 dan 23%. Hasil pengujian aktivitas penghambatan menunjukkan keempat senyawa memiliki aktivitas penghambatan pada skala nano molar. Senyawa ZINC585291674 (ZN06) dan ZINC585292724 (ZN09) memiliki aktivitas penghambatan terbaik pertama dan kedua pada kedua target. Senyawa ZINC585291674 (ZN06) memiliki nilai IC50 pada CDK4 dan CDK6 masingmasing 185,14 dan 111,78 nM, sedangkan senyawa ZINC585292724 (ZN09) masing-masing 286,75 dan 196,25 nM. Berdasarkan hasil pengujian selektivitas dan aktivitas penghambatannya, senyawa ZINC585291674 (ZN06) dapat direkomendasikan sebagai kandidat senyawa penghambat CDK4 dan CDK6. Senyawa ini dapat dijadikan sebagai senyawa penuntun dalam upaya pengembangan senyawa dengan potensi penghambatan yang lebih baik.