Profil Metabolit dan Uji Aktivitas Antimalaria Ekstrak Spons Hyrtios sp. Asal Sulawesi Selatan Melalui Pendekatan Bioassay-guided dan Studi In silico Terhadap Enzim Target PfDHFR

Maria Ludya Pulung, Prof. Tri Joko Raharjo, S.Si., M.Si., Ph.D.; Respati Tri Swasono, S.Si., M.Phil., Ph.D.; Prof. Dr. dr. Eti Nurwening Sholikhah, M.Kes.

2025 | Disertasi | S3 Ilmu Kimia

Tingginya angka kematian akibat malaria yang semakin diperburuk oleh resistensi Plasmodium falciparum terhadap obat konvensional menegaskan urgensi pencarian agen antimalaria baru yang lebih efektif. Upaya ini bertujuan mengisi kesenjangan pengetahuan mengenai potensi bioaktif spons laut Indonesia, khususnya karena belum terdapat laporan ilmiah yang mengeksplorasi senyawa dari spons Hyrtios sp. asal kepulauan Podang-podang, Sulawesi Selatan. Penelitian ini berfokus pada eksplorasi profil metabolit sekunder dan identifikasi struktur kimia senyawa antimalaria dari spons Hyrtios sp., disertai pengujian aktivitasnya terhadap P. falciparum dan analisis model interaksi dengan enzim target PfDHFR melalui pendekatan in silico untuk memperoleh pemahaman komprehensif mengenai potensi farmakologisnya. Penelitian ini menggunakan pendekatan bioassay-guided yang meliputi tahapan utama: ekstraksi spons Hyrtios sp. asal Sulawesi Selatan, pengujian aktivitas antiplasmodium secara in vitro terhadap P. falciparum strain FCR3 resisten klorokuin, identifikasi metabolit sekunder dengan LC-HRMS, dan validasi potensi bioaktif melalui studi in silico mencakup molecular docking, prediksi farmakokinetik (ADME), kemiripan obat (drug-likeness), toksisitas, dan simulasi dinamika molekul. Hasil penelitian menunjukkan: (1) Ekstrak etil asetat (EtOAc) dan metanol (MeOH) dari spons Hyrtios sp. asal Sulawesi Selatan menunjukkan kemampuan penghambatan yang sangat kuat terhadap pertumbuhan P. falciparum strain FCR3 resisten klorokuin. (2) Analisis LC–HRMS mengungkap keberadaan sejumlah metabolit sekunder dominan, termasuk Hyrtiosin E dari golongan alkaloid, Zoanthusterone dan Contignasterol dari golongan terpenoid, serta Kushenol N dari kelompok flavonoid. (3) Studi molecular docking memperlihatkan bahwa senyawa-senyawa tersebut memiliki afinitas pengikatan terhadap enzim PfDHFR yang lebih tinggi dibandingkan ligan kontrol pirimetamin, dengan kompleks yang distabilkan oleh ikatan hidrogen pada residu aktif enzim. Hasil simulasi dinamika molekul menunjukkan kestabilan interaksi protein-ligan yang konsisten selama proses simulasi, disertai profil farmakokinetik dan toksisitas yang mengindikasikan bioavailabilitas baik dan tingkat keamanan tinggi. Secara keseluruhan, senyawa Hyrtiosin E, Zoanthusterone dan Contignasterol dari spons Hyrtios sp. menempati posisi lebih unggul dibandingkan pirimetamin dalam menghambat PfDHFR, sehingga berpotensi kuat sebagai kandidat inhibitor antimalaria baru yang prospektif.

The high mortality rate caused by malaria, exacerbated by Plasmodium falciparum resistance to conventional drugs, highlights the urgent need to discover new and more effective antimalarial agents. This study aims to address the existing knowledge gap regarding the bioactive potential of Indonesian marine sponges, particularly due to the lack of scientific reports exploring compounds derived from the sponge Hyrtios sp. collected from the Podang-podang Islands, South Sulawesi. The research focuses on profiling secondary metabolites and identifying the chemical structures of antimalarial compounds from Hyrtios sp., combined with biological activity assays against P. falciparum and in silico interaction modeling with the target enzyme PfDHFR, to provide a comprehensive understanding of their pharmacological potential. This study employed a bioassay-guided approach comprising four main stages: extraction of the marine sponge Hyrtios sp. collected from South Sulawesi, in vitro antiplasmodial testing against P. falciparum FCR3 chloroquine-resistant strain, identification of secondary metabolites using LC–HRMS, and validation of bioactive potential through in silico studies, including molecular docking, pharmacokinetic (ADME) prediction, drug-likeness, toxicity assessment, and molecular dynamics simulation. The results demonstrated that: (1) The ethyl acetate (EtOAc) and methanol (MeOH) extracts of the marine sponge Hyrtios sp. from South Sulawesi exhibited strong inhibitory activity against the chloroquine-resistant strain of P. falciparum (FCR3). (2) LC–HRMS analysis revealed several dominant secondary metabolites, including Hyrtiosin E (alkaloid), Zoanthusterone and Contignasterol (terpenoids), and Kushenol N (flavonoid). (3) The molecular docking results demonstrated that these compounds possessed higher binding affinities toward the PfDHFR enzyme compared to the control ligand pyrimethamine, with the complexes stabilized by hydrogen bonding at key active residues. Molecular dynamics simulations further confirmed the stability of the ligand–protein interactions throughout the simulation period, supported by favorable pharmacokinetic and toxicity profiles indicating good oral bioavailability and low toxicity. Overall, Hyrtiosin E, Zoanthusterone, and Contignasterol from Hyrtios sp. showed superior interaction performance relative to pyrimethamine in inhibiting PfDHFR, highlighting their potential as promising new antimalarial lead compounds.

Kata Kunci : Spons, Hyrtios, Antimalaria, PfDHFR, in silico