Perkembangan ilmu bioinformatika atau pendekatan in silico saat ini semakin pesat karena dinilai mampu menjawab pertanyaan-pertanyaan terkait molekular secara spesifik dan akurat. Salah satunya adalah metode molecular docking yang telah banyak dimanfaatkan dalam bidang farmasi dan kesehatan terutama dalam skrining senyawa aktif untuk obat-obatan. Namun, metode ini juga dapat diterapkan dalam bidang lain, termasuk pertanian dan perkebunan.
Molecular docking adalah metode yang digunakan untuk menginteraksikan molekul dan protein atau targetnya pada skala atomik secara virtual, sehingga didapatkan karakterisasi molekul terkait dengan sisi ikatan terhadap protein untuk menjawab proses fundamental proses biokima [1]. Pendekatan docking dengan bantuan perangkat lunak mampu menghasilkan berbagai hasil analisa diantaranya: skor afinitas ikatan, bentuk struktur reseptor target, interaksi asam amino yang terlibat, serta visualisasi hasil interaksi ligan dan reseptornya. Metode ini telah lama muncul di pertengahan 1970 [2] dan mulai diperkenalkan ke publik sebagai metode drug discovery menggunakan komputasi oleh Kuntz et al. [3] dengan melakukan beberapa modifikasi yang telah banyak diaplikasikan dalam bidang farmasi dan kesehatan [4,5,6].
Penggunaan molecular docking dalam bidang pertanian dan perkebunan masih cukup jarang ditemukan. Salah satu artikel yang memuat molecular docking untuk perkebunan berjudul “Virtual skrining berdasarkan struktur kandidat bioherbisida untuk gulma perkebunan tebu menggunakan pendekatan in silico” telah terbit pada e-journal Menara Perkebunan [7] (https://mp.iribb.org/index.php/mpjurnal/article/view/379). Penerapan metode ini berhasil menemukan senyawa-senyawa aktif berbahan dasar algae yang potensial sebagai kandidat bioherbisida (Gambar 1).
Target protein yang digunakan adalah Protein D1 Photosistem II (psbA) yang berperan dalam proses fotosintesis dalam jalur fotosistem II. Prinsip yang digunakan adalah menghambat psbA menggunakan molekul bioaktif yang ditemukan di spesies alga sehingga gulma pada tebu tidak mampu berkembang dan tumbuh. Hal yang cukup menarik adalah didapatkannya bioaktif yang mampu menghambat psbA di tiga spesies gulma sekaligus (Eleusine indica, Praxelis clematidea, dan Momordica charantia). Ikatan afinitas dari hasil docking menunjukkan bahwa senyawa tersebut memiliki potensi sebagai inhibitor karena menempel pada sisi aktif psbA, yang dibandingkan dengan inhibitor Diuron. Dengan demikian, penerapan molecular docking tidak hanya terbatas pada bidang Kesehatan dan farmaasi, tetapi juga dapat berguna dalam inisiasi riset dan pengembangan di bidang pertanian dan perkebunan.
Referensi
[1]. McConkey BJ, Sobolev V, Edelman M. (2002). The performance of current methods in ligand-protein docking. Current Science. 83: 845–855.
[2]. Pinzi L, Rastelli G. (2019). Molecular Docking: Shifting Paradigms in Drug Discovery. International Journal of Molecular Science. 20(18): 4331.
[3]. Kuntz ID, Blaney JM, Oatley SJ, Langridge R, Ferrin TE. (1982). A geometric approach to macromolecule-ligand interactions. Journal of Molecular Biology. 161(2): 269-88.
[4]. Dutta S, Kharkar PS, Sahu NU, Khanna A. (2017). Molecular docking prediction and in vitro studies elucidate anti-cancer activity of phytoestrogens. Life Science. 185(15): 73-84. doi: 10.1016/j.lfs.2017.07.015.
[5]. Lokhande, KB., Nagar S, Swamy, KV. (2019). Molecular interaction studies of Deguelin and its derivatives with Cyclin D1 and Cyclin E in cancer cell signaling pathway: The computational approach. Science Reports. 9: 1778.
[6]. Acharya, R, Chacko S, Bose P. et al. (2019). Structure Based Multitargeted Molecular Docking Analysis of Selected Furanocoumarins against Breast Cancer Science Reports. 9: 15743.
[7]. Permatasari, GW, Riza AP, Happy W. (2020). Structure-based virtual screening of bioherbicide candidates for weeds in sugarcane crops using in silico approaches. Menara Perkebunan. 88(2): 100-110.