Desain In Silico dan Uji Aktivitas Inhibitor Alfa-Amilase Berbasis Peptida dari Biji Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.)

Rachmannisa Amalia Putri, Prof. Tri Joko Raharjo, S.Si., M.Si., Ph.D.; Prof. Dr. Winarto Haryadi, M.Si.

2025 | Skripsi | KIMIA

Biji quinoa dilaporkan memiliki potensi dalam penanganan diabetes melitus tipe 2. Penanganan diabetes ini ditemukan dalam bentuk inhibisi peptida dari biji quinoa terhadap alfa-amilase. Peptida merupakan salah satu alternatif penanganan diabetes melitus tipe 2 yang bersifat non-toksik. Peptida dengan urutan “IQAEGGLT” dari biji quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) memiliki aktivitas inhibisi terhadap alfa-amilase, namun aktivitas inhibisi ini lemah sehingga diperlukan modifikasi terhadap urutan asam aminonya. Penelitian ini bertujuan untuk mengoptimasi struktur peptida “IQAEGGLT” agar didapatkan sekuens peptida inhibitor alfa-amilase baru yang lebih aktif dan melakukan uji aktivitas serta studi kinetika inhibisi peptida termodifikasi terhadap alfa-amilase. 

Peptida “IQAEGGLT” dianalisis dengan menggunakan peladen dan penambatan digital, yaitu Pepsite2, HADDOCK, dan CABS-dock untuk mengkaji interaksinya dengan alfa-amilase. Peptida “IQAEGGLT” dioptimasi dan dimodifikasi agar mendapatkan sekuens baru yang memiliki interaksi lebih kuat secara in silico. Kedua peptida ini disintesis dan diuji aktivitas serta kinetikanya dengan Spektrofotometer UV-Vis.

Peptida “IQAEGGLT” menghasilkan 3 interaksi ikatan hidrogen dengan nilai delta G sebesar -9,9 kkal/mol. Peptida ini dimodifikasi secara in silico dengan penambahan asam amino polar basa. Hasil modifikasi secara in silico berupa peptida dengan urutan “RQAEGRLT” yang mempunyai 9 interaksi ikatan hidrogen dengan nilai delta G sebesar -9,2 kkal/mol. Peptida “IQAEGGLT” memiliki nilai IC50 sebesar 32,15±0,08 mikrogram/mL atau 40,80±0,10 mikromolar. Peptida tersebut dimodifikasi menjadi “RQAEGRLT” yang memiliki nilai IC50 sebesar 9,07±0,05 mikrogram/mL atau 9,75±0,05 mikromolar.  Adanya penurunan nilai IC50 ini menandakan bahwa modifikasi berhasil. Peptida modifikasi memiliki tipe inhibisi kompetitif dengan nilai Vmaks sebesar 159,75±5,28 mikrogram/mL min, nilai Km sebesar 618,94±139,59 mikrogram/mL.

Quinoa seeds have been reported to have potential in the management of type 2 diabetes mellitus (T2DM). This management is attributed to the inhibitory effect of quinoa-derived seeds peptides on alpha-amylase. Peptides represent a non-toxic alternative for the treatment of T2DM. A peptide with the sequence “IQAEGGLT” derived from quinoa seeds (Chenopodium quinoa Willd.) exhibits inhibitory activity against alpha-amylase; however, this inhibitory activity was weak. Due to the weak inhibitory activity observed, modification of the peptide’s sequence is required. This study aims to optimize the structure of the “IQAEGGLT” peptide to obtain a new peptide with enhanced alpha-amylase inhibitory activity, and to evaluate the activity and inhibition kinetics of the modified peptide against alpha-amylase.

The “IQAEGGLT” sequence was analyzed using digital server and digital docking, specifically PepSite2, HADDOCK Server, and CABS-dock to study its interaction with alpha-amylase. The peptide was optimized and modified with in silico method to obtain a new sequence with stronger predicted interactions. Both the original and modified peptides were synthesized and their inhibitory activities and kinetics were assessed using UV-Vis spectrophotometry. 

The “IQAEGGLT” peptide formed three hydrogen bond interactions with a binding affinity (delta G) of -9.9 kcal/mol. In silico modification involved the addition of polar basic amino acids, resulting in a modified peptide with the sequence “RQAEGRLT,” which formed nine hydrogen bond interactions and a binding affinity (delta G) of -9.2 kcal/mol. The original peptide showed an IC50 value of 32.15±0.08 microgram/mL or 40.80±0.10 micromolar, whereas the modified peptide demonstrated an improved IC50 value of 9.07±0.05 microgram/mL or 9.75±0.05 micromolar. The decrease in IC50 value indicates successful modification. Kinetic analysis of modified peptide showed a competitive inhibitor, with a maximum velocity (Vmax) of 159.75±5.28 microgram/mL min, and a Michaelis constant (Km) of 618.94±139.59 microgram/mL.

Kata Kunci : amilase, kinetika, peptida bioaktif, quinoa.