Electronic Theses and Dissertation

Proses penyembuhan luka melibatkan serangkaian mekanime seluler dan molekuler. Glycogen synthase kinase-3β (GSK-3β) dan kolagenase adalah enzim yang berperan dalam regulasi proses penyembuhan luka. Kadar kedua enzim ini mengalami peningkatan pada luka kronis yang mengalami fase inflamasi lebih panjang, seperti luka pada diabetes mellitus tipe 2. GSK-3β penting dalam menstimulasi proliferasi fibroblas, sedangkan kolagen adalah salah satu matriks ekstraseluler yang berperan sebagai pendukung struktural dan menghubungan jaringan dalam tubuh. Degradasi kolagen dimediasi oleh matriks metaloproteinase (MMP) yang disebut kolagenase. Minyak nilam yang dihasilkan oleh tanaman nilam memiliki senyawa kimia aktif dengan potensi anti-inflamasi dan anti-oksidan yang diharapkan berperan dalam mempercepat proses penyembuhan luka. Penelitian ini bertujuan untuk menemukan senyawa-senyawa aktif dalam minyak nilam Aceh yang berperan dalam proses penyembuhan luka kronis dengan menghambat enzim GSK-3β dan kolagenase melalui pendekatan bioinformatika, yaitu molecular docking dan molecular dynamic simulation. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan 14 senyawa kimia aktif minyak nilam aceh yang diperoleh dari hasil gas chromatography-mass spectrophotometry (GC-MS). Sediaan ligan senyawa aktif diambil dari Pubchem dan target protein diunduh dari Protein Data Bank. Pendekatan ini terdiri dari molecular docking menggunakan PyRx 8.0. Molecular dynamic simulation dilakukan pada satu senyawa aktif paling potensial menggunakan YASARA untuk menilai stabilitas kompleks ligan-protein. Hasil dari molecular docking menunjukkan 7 senyawa kimia aktif pada kompleks ligan-GSK-3β dan satu senyawa kimia aktif pada kompleks ligan-kolagenase dengan nilai binding affinity di bawah -7 kkal/mol. Tujuh senyawa tersebut adalah napthalenone, (-) spathulenol, globulol, (-)- globulol, patchouli alkohol, δ-guaiene, dan caryophyllene. Senyawa kimia potensial terbaik terhadap kedua enzim tersebut adalah napthalenone. Selanjutnya, hasil molecular dynamic simulation menunjukkan napthalenone memiliki stabilitas yang baik melalui parameter jumlah ikatan hydrogen, radius of gyration, dan root mean square fluctuation. Dapat disimpulkan bahwa napthalenone adalah senyawa kimia aktif paling potensial untuk aktivasi penyembuhan luka kronis melalui penghambatan enzim GSK-3β dan kolagenase berdasarkan nilai binding affinity pada molecular docking dan kestabilan kompleksnya pada molecular dynamic simulation.

Kata kunci: GSK-3β, Kolagenase, Minyak nilam, Penyembuhan luka kronis

Wound healing process involves a series of cellular and molecular mechanisms. Glycogen synthase kinase-3β (GSK-3β) and collagenase are enzymes that play a role in regulating the wound healing process. Levels of these enzymes increase in chronic wound healing due to the prolonged inflammation phase, such as wound in type 2 diabetes mellitus. GSK-3β is important in stimulating fibroblast proliferation, while collagen is an extracellular matrix that acts as a structural support and connects tissues in the body. Collagen degradation is mediated by a matrix metalloproteinase (MMP) called collagenase. Patchouli oil produced by the patchouli plant has active chemical compounds with anti-inflammatory and anti-oxidant potential which are expected to play a role in accelerating the wound healing process. This research aims to find active compounds in Acehnese patchouli oil which play a role in the chronic wound healing process by inhibiting the GSK-3β and collagenase enzymes through a bioinformatics approach, namely molecular docking and molecular dynamic simulation. This research was carried out using 14 active chemical compounds of Aceh patchouli oil obtained from gas chromatography-mass spectrophotometry (GC-MS) results. The ligan preparation of active compounds was retrieved from Pubchem and protein target was collected from Protein Data Bank. This approach consists of molecular docking using PyRx 8.0. The molecular dynamic simulation of the most potential active compound was analyzed using YASARA to assess the stability of the ligand-protein complex. The results of molecular docking show 7 active chemical compounds in the ligand-GSK-3β complex and one active chemical compound in the ligand-collagenase complex with binding affinity values below -7 kcal/mol. These seven active compunds are napthalenone, (-) spathulenol, globulol, (-)- globulol, patchouli alkohol, δ-guaiene, and caryophyllene The best potential chemical compound against these two enzymes is napthalenone. Furthermore, the results of molecular dynamic simulation show that napthalenone has good stability based on the number of hydrogen bonds, radius of gyration, and root mean square fluctuation. It can be concluded that napthalenone is the most potential active chemical compound for chronic wound healing through the inhibition of GSK-3β and collagenase enzymes based on the binding affinity value in molecular docking and the stability of the complex in molecular dynamic simulation. Keywords: Collagenase, GSK-3β, Patchouli oil, Chronic wound healing