Prediksi Aktivitas Biologis Metabolite Sekunder Amphora Sp. Secara insilico: Untuk Pengembangan Bahan Obat Alami

Abstract

Diatom Amphora sp. is a type of aquaculture product that has various types of metabolites with very good potential to be used as basic ingredients for drugs or other health products. Insilico analysis of extracts of Amphora sp. was carried out to predict biological activity that can be used as a basis for developing the use of aquaculture products. The research was conducted by extracting Amphora sp. using ethanol solvent with sonication method, the extraction results were analyzed by LC-HRMS, and the metabolite readings were then analyzed for drug potential and biological activity online using swissADME, Protox II, and Way2Drug applications. The results of the LC-HRMS analysis showed that the extracted Amphora sp. showed the highest abundance of valine compounds with 17.6% as well as other compounds L-Norleucin, stearamide, palmitoleic acid, isotretinoin, and arachidonic acid. The results of the ADME/T analysis showed that the six compounds of Amphora sp. extract had quite good potential according to the Lipinski rule of five. Biological activity also shows potential as an antiinflammatory, antifungal, antibacterial, antiviral, and antineoplastic agent with Pa values ranging from 0.260 to 0.873. These results indicate that the production development of Amphora sp. and its use is very wide, including in the health sector. Keyword: ADME/T, PASSonline, Amphora sp., sonication, aquaculture. Journal of Aquaculture Science July 2021 Vol 6 Issue Spesial: 110-118 DOI: https://doi.org/10.31093/joas.v6i1IS.163 Online pada http://joas.co.id JoAS 2021, 6 (IS):110-118. pISSN 2550-0910; eISSN 2579-4817 | Page 111 PENDAHULUAN Perkembangan dunia industri mikroalga secara global semakin meningkat. Pada beberapa tahun terakhir, mikroalga diproduksi tidak hanya untuk kepentingan sebagai pakan alami pada budidaya ikan atau udang. Metabolite sekunder dalam bentuk senyawa bioaktif yang terkandung di beberapa jenis mikroalga seperti polifenol, karotenoid dan berbagai macam senyawa aktif lainnya diekplorasi sebagai bahan antioksidan, antiviral, dan aktivitas biologis lainnya di bidang kesehatan (Haoujar et al., 2019). Produksi metabolit sekunder berbeda dengan produksi makromolekul universal dari metabolisme primer seperti monosakarida, polisakarida, asam amino, protein, dan termasuk lipid yang umumnya diproduksi oleh semua organisme (Silva, Rocha-santos, & Duarte, 2016). Metabolit sekunder memiliki pola distribusi yang ketersediaan terbatas di alam karena tidak selalu diproduksi pada semua kondisi kultur dan hanya dapat ditemukan pada organisme tertentu atau sekelompok organisme. Amphora sp., termasuk salah satu jenis mikroalga golongan Bacilariophyceae yang memiliki potensi cukup baik untuk pengembangan produksi senyawa bioaktif penting untuk kesehatan. Menurut Boukhris et al. (2017) Amphora sp. memiliki kandungan protein, lipid, gula, dan mineral dalam persentase sedang, serta metabolit penting seperti polifenol, flavonoid, klorofil, karotenoid, dan asam lemak bioaktif sebagai EPA, serta terbukti memiliki aktifitas biologis penting sebagai antioksidan dan antibakteri. Pada penelitian sebelumnya, diungkapkan bahwa Amphora sp. yang diisolasi dari perairan Situbondo (Indoensia) memiliki kandungan nutrisi yang cukup baik (Khumaidi et al. 2020), asam lemak penting (Khumaidi et al. 2020), meningkatkan kelulushidupan ikan Kerapu Cantang yang terinfeksi virus (Khumaidi and Umiyah 2019). Pengembangan potensi metabolit sekunder dapat dipelajari berdasarkan kemiripan strukturalnya dengan senyawa aktif yang diketahui. Potensi penggunaan metabolit sekunder sebagai agen terapeutik sebagian besar bergantung pada farmakokinetik dan farmakodinamiknya. Fase farmakokinetik meliputi absorpsi, distribusi, metabolisme, dan eliminasi Journal of Aquaculture Science July 2021 Vol 6 Issue Spesial: 110-118 DOI: https://doi.org/10.31093/joas.v6i1IS.163 Online pada http://joas.co.id JoAS 2021, 6 (IS):110-118. pISSN 2550-0910; eISSN 2579-4817 | Page 112 (ADME) obat, serta dapat dilengkapi dengan nilai toksisitas (T) (Wang et al., 2015). Skrining dan optimalisasi sifat ADME/T pada tahap awal proses pengembangan obat diterima secara luas (Waterbeemd and Gifford 2003). Selain itu, aktivitas biologis dari metabolite sekunder dapat diprediksi menggunakan aplikasi berbasis website Prediction of activity spectra for substances (PASS) (Lagunin, Stepanchikova, Filimonov, & Poroikov, 2000). Prediksi PASS menganalisis aktivitas biologis suatu senyawa berdasarkan strukturnya. Penelitian ini bertujuan: 1) mengetahui kandungan bioaktif Amphora sp., 2) mengetahui potensi agen terapeutik dan aktivitas biologis yang dilakukan secara insilico. Hasil penelitian ini dapat dijadikan dasar pengembangan pemanfaatan metabolit sekunder Amphora sp. di bidang kesehatan dan lainnya. METODE PENELITIAN Waktu dan lokasi penelitian Penelitian dilaksanakan pada periode 2019-2020 di laboratorium Pakan Alami BPBAP Situbondo, dan Laboratorium Sentral Ilmu Hayati (LSIH) Universitas Brawijaya. Rancangan penelitian Bubuk Amphora sp. Tepung atau bubuk Amphora sp. berasal dari kultur secara mandiri. Pupuk yang digunakan saat kultur Amphora sp. yaitu KNO3, NaH2PO4, Na2EDTA, FeCl3, Silikate, larutan mikro (Zn Cl2; CoC12; 6H2O; (NH4)6,MO7,O24,4H2O; CuSO4; 5H2O), dan vitamin (B1 dan B12). Kualitas air pada saat kultur dikondisikan optimal sesuai pertumbuhan Amphora sp. Panen Amphora sp. dilakukan pada hari ke-5 kultur dengan kepadatan 230 x 10 4 sel/cm. Hasil pemanenan Amphora sp. dikeringkan pada kondisi suhu ruangan selama 3 hari, kemudian diblender untuk mendapatkan Amphora sp. dalam bentuk tepung atau bubuk. Ekstraksi Amphora sp. diekstraksi dengan metode sonikasi menggunakan pelarut etanol pa. dengan perbandingan 1 : 10 yaitu bubuk Amphora sp. (30 gr) : pelarut (300 ml). Sonikasi dilakukan dengan 20 Khz selama 15 menit. Hasil sonikasi dilakukan penyaringan menggunakan kertas saring (Whatman no. 42) untuk memisahkan ampas dengan ekstrak hasil pelarutan. Filtrat yang dihasilkan, kemudian dipekatkan dengan cara dievaporasi dengan rotary evaporator vacum pada suhu 40 o C, kecepatan 60 rpm, dan tekanan 200 mBar. Selanjutnya dilakukan penghitungan rendemen dengan menggunakan : % rendemen = Journal of Aquaculture Science July 2021 Vol 6 Issue Spesial: 110-118 DOI: https://doi.org/10.31093/joas.v6i1IS.163 Online pada http://joas.co.id JoAS 2021, 6 (IS):110-118. pISSN 2550-0910; eISSN 2579-4817 | Page 113 LC-HRMS Profiling bioaktif ekstrak Amphora sp. dilakukan dengan LCHRMS mengikuti Najafian dan Babji (2014) dengan modifikasi. Ekstrak Amphora sp. dilarutkan dengan pelarut etanol dengan volume final 1300 μl. LC-HRMS yang digunakan model Thermo Scientific Dionex Ultimate 3000RSLCnano dengan microflow meter dengan dilengkapi auto sampler, binary pump, column compartment dan Diode Array Detector untuk scanning spektroskopik. Data MS diperoleh dengan pemindaian secara penuh pada resolusi 70.000. Sedangkan data kromatogram yang diperoleh didasarkan dari sistem atau library mz Cloud yang digunakan. Analisis data (Insilico) Analisis potensi agen terapeutik dari ekstrak Amphora sp. mengacu pada Amin et al., (2018). Beberapa senyawa bioaktif hasil dari analisis LC-HR/MS diolah dan dianalisis secara insilico. Informasi fitokimia bioaktif Amphora sp. diperoleh dengan cara mengakses server PubChem (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/) seperti sinonim, canonical SMILES dan Isomeric SMILES, serta struktur 3D senyawa bioaktif. Prediksi farmakokinetika ADME (http://www.swissadme.ch/) dan toksisitas http://tox.charite.de/protox_II/, prediksi bioaktivitas dengan PASS online (http://www.way2drug.com/PASSOnlin e/index.php). HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil analisis data kromatogram LC-HRMS terdapat enam puluh dua (62) kromatogram (Gambar 1). Dari hasil tesebut dilakukan filterisasi berdasarkan angka mzCloud BestMact ≥80 serta senyawa yang memiliki relative kelimpahan yang besar. Hasil filterisasi menunjukan ada enam senyawa aktif yang diduga kuat merupakan senyawa aktif dari ekstrak Amphora sp (Tabel 1). Prediksi stuktur senyawa kimia diakses melalui laman (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/). Journal of Aquaculture Science July 2021 Vol 6 Issue Spesial: 110-118 DOI: https://doi.org/10.31093/joas.v6i1IS.163 Online pada http://joas.co.id JoAS 2021, 6 (IS):110-118. pISSN 2550-0910; eISSN 2579-4817 | Page 114 Gambar 1. Spektrum LC-HRMS ekstrak Amphora sp. Tabel 1. Hasil LC-HRMS ekstrak Amphora sp. Name Formula RT [min] Area (Max.) mzCloud Best Match Kelimpahan (%) Valine C5 H11 N O2 0.931 21,148,092.11 82.6 17.6 L-Norleucine C6 H13 N O2 0.93 10,583,783.92 84.3 8.8 Stearamide C18 H37 N O 20.523 8,220,643.35 86.5 6.9 Palmitoleic acid C16 H30 O2 16.624 4,411,520.04 90 3.7 Isotretinoin C20 H28 O2 11.86 2,306,530.66 83.7 1.9 Arachidonic acid C20 H32 O2 16.619 1,833,046.56 95.2 1.6 Hasil analisis menunjukkan bahwa senyawa Valine memiliki kelimpahan tertinggi dengan 17.6% pada waktu retensi 0.931, dan diikuti senyawa lainnya seperti pada (Tabel 1) dan terakhir Arachinoic acid 1.6% pada waktu retensi 16.624. Enam senyawa tersebut memiliki rentang mzCloud BestMatch >80. Valine (L-valine), asam amino-α yang memiliki fungsi penting dalam sintesis bioprotein. Secara spesifik, asam amino ini tidak dapat dibentuk atau diproduksi oleh tubuh manusia dan hewan, yang berarti asam amino ini harus ditambahkan dari luar tubuh melalui makanan. Asam amino esensial ini berperan dalam kelancaran sistem saraf dan fungsi kognitif, perbaikan jaringan yang rusak serta peningkatan sistem kekebalan tubuh. Selain itu, Lvaline banyak digunakan untuk bahan pembuatan antivirus seperti valacyclovir (Valtrex) (Ormrod, Scott, & Perry, 2000) dan valganciclovir (Valcyte) (Curran & Noble, 2001) yang dapat melawan herpes simplex virus tipe I dan tipe II, varicella zoster virus dan human cytomegalovirus (HCMV). Selain Valine, senyawa lain seperti L-Norleucine banyak digunakan untuk mengatasi penyakit Alzheimer (Clementi & Misiti, 2005). Searamide memiliki aktivitas antibakteri R