Penapisan Virtual (Docking In Silico)

Dalam beberapa tahun terakhir telah dilakukan penelitian secara intensif untuk mempelajari struktur dan cara kerja suatu protein. Salah satunya dengan menggunakan pendekatan in silico. Pendekatan in silico mempelajari interaksi yang terbentuk antara protein dengan substrat atau inhibitornya. Protein docking merupakan salah satu jenis pendekatan in silico yang telah banyak digunakan untuk mempelajari interaksi yang terjadi antara protein dengan ligan.
Interaksi antara protein dengan ligan dan protein lain dikendalikan oleh pengaturan interaksi intermolekular yang kompleks. Interaksi tersebut bergantung pada dua interaksi spesifik, yaitu interaksi pada daerah binding pocket atau disebut direct docking, dan interaksi yang terjadi pada daerah yang bukan merupakan binding pocket disebut blind docking. Penelitian yang banyak menggunakan jenis directed docking, yaitu melalui penentuan grid box pada kantung ikatan ligan dari protein. Grid box digunakan untuk mengarahkan senyawa ligan untuk berinteraksi (terikat) ke daerah katalitik suatu protein. Telah banyak peneliti yang melaporkan struktur kristal dari peotein yang menjadi target obat yang membentuk kompleks dengan molekul obatnya sebagai inhibitornya. Hasil ini sangat berguna untuk dilakukan identifikasi lebih lanjut dengan metode docking ke dalam sisi aktif protein target2 guna menentukan parameter lain secara in silico.
Interaksi antara protein - ligan ditentukan oleh beberapa parameter, diantaranya besar energi bebas pengikatan, konstanta inhibisi, dan interaksi fingerprinting kompleks protein – ligan yang terbentuk.  Energi bebas pengikatan dapat mengindikasikan spontanitas reaksi (Berg, et al., 2007). Konstanta inhibisi merupakan kestabilan kompleks yang terbentuk antara protein dengan ligan. Sedangkan interaksi fingerprinting merupakan ciri khas yang dibentuk oleh interaksi elektrostatik, ikatan hidrogen, maupun ikatan van der walls pada sisi katalitik protein oleh ligan. Parameter interaksi ini didapatkan dengan menggabungkan hasil analisis antara 2 program docking yang digunakan, yaitu AutoDock4, dan AutoDock Vina.
Kedua program docking ini AutoDock4 dan AutoDockVina menggunakan receptor (protein) yang diperlakukan sama secara umum bersifat rigid dan ligan yang bersifat fleksibe. Scoring function yang digunakan juga memiliki kesamaan seperti yang terlihat pada Tabel dibawah ini :
Tabel 1. Scoring fuction pada AutoDock4 dan AutoDockVina

AutoDock4	AutoDockVina
1.      Interaksi elektrostatik van der waals 2.      Ikatan hidrogen 3.      Torsional penalty 4.      Desolvasi	1.      Interaksi hidrofobik (van der waals) 2.      Ikatan hidrogen 3.      Torsional penalty

Selain penentuan scoring function, kedua program docking ini juga memiliki perbedaan dalam hal penentuan algoritmanya. AutoDock4 menggunakan pencarian stokastik yang menghasilkan berbagai macam konformasi ligan yang akan diuji ke dalam kantung ikatan protein target. AutoDockVina menggunakan perhitungan gradien pada saat mencari daerah yang optimal pada grid box yang telah ditentukan (Chang, et al., 2010).
Metode docking in silico yang digunakan pada penelitian ini memberikan pendekatan sebagai alat bantu untuk mempelajari kompleks ligan - protein pada tingkat molekular namun perlu dilakukan verifikasi dengan hasil laboratorium. Pada penelitian hasil virtual screening sebaiknya dilanjutkan dengan pengujian secara in vitro.

Posted in: sains