Penelitian tentang kanker kolorektal telah menunjukkan bahwa penyakit ini merupakan salah satu penyebab utama kematian di seluruh dunia. Kanker kolorektal memiliki tingkat prevalensi yang tinggi, dan pengobatan konvensional seperti operasi, kemoterapi, dan radioterapi sering kali disertai dengan efek samping yang signifikan. Oleh karena itu, diperlukan pendekatan baru untuk menemukan terapi yang lebih efektif dan aman. Salah satu pendekatan yang menjanjikan adalah penggunaan peptida bioaktif yang berasal dari sumber alami, seperti cairan coelomik dari spesies laut Lytechinus variegatus. Dalam penelitian ini, kami menyelidiki potensi peptida dari cairan coelomik L. variegatus sebagai penghambat protein onkogenik yang terlibat dalam kanker kolorektal dengan menggunakan metode bioinformatika.

Latar belakang penelitian ini berakar pada kebutuhan mendesak untuk mengidentifikasi senyawa baru yang memiliki aktivitas antikanker spesifik dan mekanisme kerja yang unik. Peptida bioaktif adalah molekul kecil yang terdiri dari rantai pendek asam amino yang menunjukkan berbagai aktivitas biologis, termasuk antikanker, antibakteri, dan imunomodulator. Keanekaragaman biota laut telah lama diakui sebagai sumber potensial senyawa bioaktif, dan spesies bulu babi seperti L. variegatus telah dilaporkan menghasilkan senyawa bioaktif dengan aktivitas biologis yang menarik.

Dalam penelitian ini, kami menggunakan pendekatan bioinformatika untuk mengidentifikasi dan mengevaluasi peptida dalam cairan coelomik L. variegatus. Metode ini mencakup analisis in silico terhadap struktur peptida, prediksi afinitas pengikatan terhadap protein target onkogenik, dan simulasi dinamika molekuler untuk memvalidasi interaksi antara peptida dan protein target. Fokus utama penelitian adalah pada beberapa protein onkogenik yang secara signifikan terlibat dalam patogenesis kanker kolorektal, seperti KRAS, BRAF, PI3K, dan VEGF.

Metode yang digunakan meliputi ekstraksi cairan coelomik dari spesimen L. variegatus yang diikuti dengan isolasi dan karakterisasi peptida. Peptida yang diisolasi kemudian dianalisis menggunakan perangkat lunak bioinformatika untuk menentukan sifat fisikokimia, struktur sekunder, dan potensi aktivitas biologisnya. Selanjutnya, dilakukan docking molekuler untuk mengevaluasi kemampuan peptida dalam mengikat protein target onkogenik. Simulasi dinamika molekuler digunakan untuk memastikan stabilitas kompleks peptida-protein dalam kondisi fisiologis.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa beberapa peptida yang diisolasi dari cairan coelomik L. variegatus memiliki potensi sebagai penghambat protein onkogenik. Peptida dengan nama kode LV-CF-1 dan LV-CF-2 menunjukkan afinitas pengikatan yang tinggi terhadap KRAS dan BRAF, masing-masing dengan nilai energi pengikatan -8,3 kcal/mol dan -9,1 kcal/mol. Analisis lebih lanjut menunjukkan bahwa interaksi ini melibatkan ikatan hidrogen dan interaksi hidrofobik pada situs aktif protein target. Simulasi dinamika molekuler selama 100 nanodetik mengungkapkan bahwa kompleks peptida-protein tetap stabil, dengan fluktuasi posisi atom yang minimal.

Peptida LV-CF-3 menunjukkan kemampuan pengikatan yang kuat terhadap PI3K dengan nilai energi pengikatan -7,8 kcal/mol. Mekanisme penghambatan ini diperkirakan melibatkan blokade domain katalitik yang menghalangi aktivitas fosforilasi, yang merupakan langkah penting dalam jalur sinyal onkogenik PI3K/AKT. Selain itu, peptida LV-CF-4 memiliki afinitas pengikatan yang signifikan terhadap VEGF, dengan nilai energi pengikatan -8,7 kcal/mol. Penghambatan VEGF oleh peptida ini berpotensi mengganggu angiogenesis tumor, yang merupakan proses penting untuk pertumbuhan dan penyebaran kanker.

Hasil penelitian ini memberikan wawasan yang menjanjikan mengenai potensi cairan coelomik L. variegatus sebagai sumber peptida bioaktif untuk terapi kanker kolorektal. Namun, penelitian ini juga memiliki beberapa keterbatasan yang perlu diperhatikan. Validasi eksperimental lebih lanjut diperlukan untuk mengkonfirmasi aktivitas antikanker peptida ini dalam model in vitro dan in vivo. Selain itu, pengembangan formulasi dan metode penghantaran yang efektif akan menjadi tantangan berikutnya untuk mengoptimalkan aplikasi terapeutik peptida ini.

Di samping hasil utama yang diperoleh, analisis tambahan terhadap struktur peptida menunjukkan adanya pola tertentu yang memberikan kontribusi terhadap afinitas pengikatan dan selektivitas target. Peptida LV-CF-1 dan LV-CF-2, misalnya, memiliki motif spesifik dalam urutan asam aminonya yang tampaknya berperan penting dalam interaksi dengan KRAS dan BRAF. Penemuan ini membuka peluang untuk desain peptida sintetis yang lebih efisien berdasarkan motif tersebut. Pendekatan ini dapat mempercepat pengembangan terapi berbasis peptida melalui optimasi struktur peptida untuk meningkatkan potensi terapeutik.

Selain itu, simulasi dinamika molekuler menunjukkan bahwa peptida ini tidak hanya mengikat protein target dengan kuat tetapi juga mampu menginduksi perubahan konformasi pada protein, yang berpotensi mengganggu fungsi biologisnya. Fenomena ini memberikan wawasan tambahan tentang mekanisme penghambatan yang mungkin unik untuk peptida dari cairan coelomik L. variegatus. Perubahan konformasi protein yang diamati juga memberikan bukti bahwa peptida ini dapat digunakan sebagai alat molekuler untuk mempelajari jalur sinyal onkogenik lebih lanjut.

Penelitian ini juga mengeksplorasi potensi imunogenisitas peptida sebagai bagian dari analisis bioinformatika. Hasil prediksi menunjukkan bahwa sebagian besar peptida tidak memicu respons imun yang signifikan, menjadikannya kandidat yang lebih aman untuk pengembangan terapi klinis. Namun, beberapa peptida menunjukkan potensi imunogenisitas rendah yang dapat dimanfaatkan untuk merangsang respons imun terhadap tumor, membuka kemungkinan untuk pengembangan imunoterapi berbasis peptida.

Penggunaan teknologi bioinformatika yang canggih dalam penelitian ini menunjukkan efisiensi tinggi dalam penyaringan kandidat peptida bioaktif dari sumber alami. Pendekatan ini tidak hanya menghemat waktu dan biaya tetapi juga memungkinkan analisis mendalam terhadap mekanisme molekuler yang mendasari aktivitas biologis peptida. Dengan demikian, penelitian ini dapat menjadi model untuk eksplorasi senyawa bioaktif dari sumber lain yang berpotensi terapeutik.

Kesimpulan dari penelitian ini adalah bahwa pendekatan bioinformatika dapat digunakan secara efektif untuk mengidentifikasi peptida bioaktif dengan potensi sebagai penghambat protein onkogenik. Cairan coelomik L. variegatus terbukti mengandung peptida dengan aktivitas antikanker yang menjanjikan, yang dapat dikembangkan lebih lanjut sebagai terapi alternatif untuk kanker kolorektal. Penelitian ini juga menyoroti pentingnya eksplorasi sumber daya hayati laut dalam mencari solusi untuk tantangan kesehatan global.

Sebagai langkah lanjutan, penelitian di masa depan akan difokuskan pada pengembangan metode produksi peptida secara sintetis atau rekombinan untuk memastikan ketersediaan yang memadai untuk aplikasi klinis. Selain itu, pengujian toksisitas dan efikasi peptida ini dalam uji klinis perlu dilakukan untuk memastikan keamanan dan efektivitasnya pada manusia. Dengan demikian, penelitian ini tidak hanya memberikan kontribusi penting terhadap ilmu pengetahuan dasar tetapi juga memiliki potensi untuk menghasilkan dampak positif dalam pengobatan kanker kolorektal.

Sumber: Bioinformatic investigation of Lytechinus variegatus coelomic fluid peptides as multiple oncogenic proteins inhibitors of colorectal cancer

Editor:     Rezekinta Syahputra Sembiring