Identifikasi Terpenoid Kalus Gyrinops versteegii (Gilg.) Domke dengan Elisitor Asam Salisilat dan Prediksi Aktivitas Antibakteri Escherichia coli dan Staphylococcus aureus secara In-Silico

Alifia Raihanah Nasywa, Lisna Hidayati, S.Si., M.Biotech.

2023 | Skripsi | BIOLOGI

Kasus resistensi antibiotik terhadap bakteri Escherichia coli dan Staphylococcus aureus di Indonesia terjadi sejak 2018. Hal ini meningkatkan urgensi eksplorasi antibiotik alternatif terhadap kedua bakteri tersebut, salah satunya dari terpenoid. Pemanfaatan daun G. versteegii sebagai teh herbal dikarenakan kandungan terpenoid yang diketahui memiliki efek farmakokinetik. Namun, produksi metabolit sekunder memiliki berbagai keterbatasan sehingga dibutuhkan elisitasi. Elisitasi dengan asam salisilat diketahui mampu meningkatkan kandungan terpenoid. Oleh karena itu, pada penelitian dilakukan identifikasi terpenoid kultur kalus G. versteegii yang dielisitasi asam salisilat dan pengkajian potensi aktivitas antibakteri terpenoid terhadap bakteri E. coli dan S. aureus secara in-silico. Penelitian diawali dengan induksi kalus G. versteegii dan dielisitasi dengan asam salisilat 15 ?M selama 10 minggu. Kalus diekstraksi melalui sonikasi dan diidentifikasi profil terpenoid dengan GC-MS. Terpenoid dilanjutkan dengan prediksi potensi aktivitas antibakteri, drug-likeness, toksisitas, profil farmakokinetik, serta molecular docking terhadap enzim DNA-gyrase (PDB ID: 6F86) dan penicillin-binding protein (PDB ID: 3HUN). Berdasarkan hasil profiling terpenoid dengan GC-MS, diperoleh dua terpenoid dari ekstrak kalus G. versteegii dengan terelisitasi asam salisilat 15 ?M, yaitu caryophyllene oxide dan squalene; dua senyawa dari ekstrak etanol kalus kontrol, yaitu ?-santalol dan ?-santalol; serta tiga senyawa dari ekstrak etanol daun G. versteegii, yakni squalene, neophytadiene, dan ?-gurjunene. Berdasarkan skrining aktivitas antibakteri, drug-likeness, toksisitas dan profil farmakokinetik, dua dari enam senyawa terpenoid yaitu caryophyllene oxide dan squalene memenuhi persyaratan sebagai kandidat antibiotik dan dilanjutkan dengan uji molecular docking. Caryophyllene oxide dan squalene memiliki pengikatan yang sama terhadap enzim DNA-gyrase (-5,9 kcal/mol) dan penicillin-binding protein (-6,8 kcal/mol) pada E. coli dan S. aureus. Energi ikat pada kedua senyawa terpenoid dengan protein lebih lemah dibandingkan kontrol positif amoxicillin. Dengan demikian, caryophyllene oxide dan squalene diduga kurang efektif dalam menghambat aktivitas DNA-gyrase dan penicillin-binding protein secara in-silico.

Cases of antibiotic resistance to Escherichia coli and Staphylococcus aureus  bacteria in Indonesia have occurred since 2018. This increases the urgency of exploring alternative antibiotics against both bacteria, one of which is terpenoids. The use of G. versteegii  leaves as herbal tea due to the content of terpenoids which are known to have pharmacokinetic effects. However, the production of secondary metabolites has various limitations so elicitation is needed. Elicitation with salicylic acid is known to increase the content of terpenoids. Therefore, the study is aimed to identify terpenoids from G. versteegii  callus culture elicitated with salicylic acid and assessed the potential antibacterial activity of terpenoids against E. coli and S. aureus through in-silico. The study began with callus induction of G. versteegii and elicited with 15 ?M salicylic acid for 10 weeks. The callus were extracted via sonication and identified its terpenoid profiles with GC-MS. Terpenoids were followed by prediction of potential antibacterial activity, drug-likeness, toxicity, pharmacokinetic profile, and molecular docking with DNA-gyrase (PDB ID: 6F86) and penicillin-binding proteins (PDB ID: 3HUN). Based on the profiling results of terpenoids through GC-MS, two terpenoids were obtained  from G. versteegii callus extract elicited with 15 ?M salicylic acid, namely caryophyllene oxide  and squalene; two compounds from the control callus ethanol  extract, namely ?-santalol  and ?-santalol; and three compounds from ethanol extract of G. versteegii  leaves, namely squalene, neophytadiene, and ?-gurjunene. Based on the screening of antibacterial activity, drug-likeness, toxicity and pharmacokinetic profile, two out of six terpenoid compounds namely caryophyllene oxide  and squalene met the requirements as antibiotic candidates and continued with  molecular docking assays. Caryophyllene oxide  and squalene  bind equally to DNA-gyrase enzymes  (-5.9 kcal/mol) and penicillin-binding proteins (-6.8 kcal/mol) in E. coli and S. aureus. The binding energy in both terpenoid compounds with proteins was weaker than the positive control of amoxicillin. Thus, caryophyllene oxide and squalene are thought to be less effective in inhibiting DNA-gyrase activity and penicillin-binding proteins through in-silico.

Kata Kunci : Escherichia coli, Gyrinops versteegii, Staphylococcus aureus, antibakteri, in-silico, terpenoid.