Senyawa Antiproliferasi dan Antioksidan Kayu Acacia auriculiformis dan Acacia crassicarpa

Abstract

Eksplorasi senyawa aktif alami semakin banyak diminati seiring dengan perkembangan teknologi yang lebih maju dalam penemuan obat baru. Genus Acacia merupakan genus cepat tumbuh dan tersebar luas di dunia termasuk di Indonesia. Acacia auriculiformis dan A. crassicarpa adalah dua spesies Acacia yang ditemukan di Indonesia. Kedua spesies tersebut memiliki aktivitas antioksidan yang baik dibandingkan 3 spesies lain (A. mangium, A. leucophloea, dan A. deccurens) pada studi sebelumnya. Informasi terkait pemanfaatan kayu teras dari kedua spesies sangat sedikit termasuk komponen senyawanya. Aktivitas yang baik dari kayu teras kedua spesies tersebut menunjukkan adanya kemungkinan potensi aktivitas lain yang berkaitan dengan antioksidan dan stress oksidatif yakni kanker. Oleh karena itu, tujuan dari penelitian ini adalah mengidentifikasi potensi kayu teras dan komponen zat ekstraktif dari A. auriculiformis dan A. crassicarpa untuk pengembangan bahan baku obat. Tahapan pengujian dalam penelitian dibagi menjadi tiga, yakni identifikasi senyawa secara metabolomik, prediksi senyawa bioaktif secara in silico, serta isolasi dan elusidasi senyawa bioaktif. Bagian daun, kulit, dan kayu teras diekstraksi dengan metanol dan diidentifikasi profil zat ekstraktif yang berkorelasi terhadap aktivitas antioksidan dan antiproliferasi melalui pendekatan metabolomik berbasis kromatografi cair spektrometri massa. Senyawa hasil prediksi metabolomik selanjutnya dipilih lebih lanjut menggunakan penautan molekul secara in silico. Senyawa yang terprediksi berdasarkan dua pendekatan tersebut dijadikan sebagai senyawa target dalam isolasi dan elusidasi struktur molekulnya. Tiga uji antioksidan in vitro yang digunakan adalah radikal 2,2-difnil-1-pikrilhidrazil, radikal 2,2'-azino-bis(asam 3-etilbenzotiazolina-6-sulfonat) dan kemampuan reduksi dengan uji ferric reducing antioxidant power. Sel kanker yang digunakan dalam uji antiproliferasi adalah sel kanker kolon (WiDr) dan payudara (MCF-7). Elusidasi struktur molekul pada isolat senyawa menggunakan spektrometri massa dan resonans magnetik inti. Ekstrak kayu teras memiliki potensi terbaik dibandingkan ekstrak lainnya. Kayu teras A. crassicarpa memiliki aktivitas antioksidan terbaik serta antiproliferasi terbaik. Selain itu, kayu teras A. auriculiformis menunjukkan potensi antioksidan yang baik dan antiproliferasi yang cukup baik. Profil zat ekstraktif yang dikaitkan dengan aktivitas antioksidan dan antiproliferasi pada pendekatan metabolomik mengidentifikasi senyawa penanda dengan korelasi tinggi berupa senyawa flavonoid serta turunannya berupa flavonoid termetilasi. Senyawa-senyawa ini berhasil diidentifikasi secara tentatif dan memiliki bobot molekul dengan kisaran 272–320. Secara kelimpahan, senyawa-senyawa penanda ini banyak terdapat di bagian kayu teras Analisis penautan molekul secara in silico berhasil memprediksi senyawa-senyawa dengan aktivitas penautan terbaik terhadap 3 reseptor kanker kolon, 3 reseptor kanker payudara, dan 2 reseptor stress oksidatif. Senyawa dengan potensi terbaik untuk kanker kolon adalah 3',4',7,8-tetrahidroksiflavanon, 7-O-glukosida kuersetin, dan 3-(3,4-dihidroksibenzil)-7-hidroksichroman-4-on. Senyawa dengan potensi terbaik untuk kanker payudara adalah auriculosida dan 3-(3,4-dihidroksibenzil)-7-hidroksichroman-4-on. Sementara itu, senyawa dengan potensi terbaik untuk stress oksidatif adalah 7-O-glukosida kaempferol dan cis-3,4’,7,8-tetrahidroksiflavanon. Penentuan senyawa dengan potensi terbaik dari A. auriculiformis dan A. crassicarpa menghasilkan senyawa dengan bobot molekul 272, 286, 288 dan 290 Da (flavonoid) dari kayu teras A. auriculiformis serta senyawa dengan bobot molekul 288, 300, 302, dan 316 Da (flavonoid dan flavonoid termetilasi) dari A. crassicarpa menunjukkan potensi penautan yang baik terhadap reseptor kanker dan stress oksidatif. Isolasi dan elusidasi senyawa menghasilkan 6 isolat senyawa dari kayu teras A. auriculiformis dan 7 isolat senyawa dari A. crassicarpa. Beberapa senyawa tersebut merupakan senyawa yang telah ditargetkan sebelumnya dengan melihat bobot molekul dari puncak kromatogram. Senyawa tersebut adalah (E)-3-(4-hidroksifenil)-1-(2,3,4-trihidroksifenil)prop-2-en-1-on (272 Da) serta teracacidin (290 Da), 3,4’,7,8-tetrahidroksiflavanon (288 Da), dan 4’,7,8-trihidroksiflavon (286 Da) dari kayu teras A. auriculiformis serta (E)-3-(3,4-dihidroksifenil)-1-(2,3,4-trihidroksifenil)prop-2-en-1-on (288 Da), 3’,4’,7,8-tetrahidroksiflavanon (288 Da), 3’,4’,7,8-tetrahidroksiflavonol (302 Da), dan 3-O-metil-3',4',7,8-tetrahidroksiflavon (316 Da) dari kayu teras A. crassicarpa. Terdapat tujuh senyawa yang untuk pertama kalinya diidentifikasi di kedua jenis kayu teras tersebut berupa senyawa kalkon, flavonoid termetilasi, dan biflavonoid. Secara umum, semua isolat senyawa memiliki aktivitas antioksidan yang sangat baik dibandingkan asam askorbat dan troloks, serta beberapa isolat memiliki aktivitas antiproliferasi yang juga baik dibandingkan dengan kontrol positif (capecitabine).

Exploration of natural active compounds is increasingly in demand along with more advanced technological developments in the discovery of new drugs. The Acacia genus is a fast-growing genus and is widely distributed in the world, including in Indonesia. Acacia auriculiformis and A. crassicarpa are two Acacia species found in Indonesia. These two species had good antioxidant activity compared to the other 3 species (A. mangium, A. leucophloea, and A. deccurens) in the preliminary study. There is limited information regarding the utilization of heartwood from the two species including their phytochemical components. The good activity of the heartwood of the two species indicates the possibility of other potential activities related to antioxidants and oxidative stress, namely cancer. Therefore, the purpose of this study was to identify the potential of heartwood and extractive components from A. auriculiformis and A. crassicarpa for the development of medicinal raw materials. The stages of testing in this research were divided into three, namely identification of compounds using metabolomic approach, prediction of bioactive compounds using in silico approach, and isolation and elucidation of bioactive compounds. The leaves, barks and heartwoods were extracted with methanol and the potent extractive compounds as antioxidant and antiproliferative were identified using a liquid chromatography mass spectrometry based metabolomic. Marker compounds resulting from metabolomic predictions were further selected using in silico. The predicted compound based on the two approaches was used as the target compound in the isolation and elucidation of its molecular structure. Three in vitro antioxidant tests used were 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl radicals, 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) radicals and reducing ability with the ferric reducing antioxidant power assay. The cancer cells used in the antiproliferation test were colorectal (WiDr) and breast (MCF-7) cells. The molecular structures of isolated compounds were elucidated using mass spectrometry and nuclear magnetic resonance. Heartwood extracts have the best potential compared to other extracts. A. crassicarpa heartwood possessed the best antioxidant and antiproliferative activity. In addition, the heartwood of A. auriculiformis showed good antioxidant and antiproliferative activity. The predicted extractive compounds with antioxidant and antiproliferative activities in the metabolomics were dominated with flavonoid and their derivatives (methylated flavonoids). These compounds were tentatively identified and had molecular weights in the range of 2720]]–320 Da. Based on the relative abundance, these marker compounds were dominantly found in the heartwood. In silico molecular docking analysis succeeds in predicting the compounds with the best binding activity against 3 colorectal cancer receptors, 3 breast cancer receptors, and 2 oxidative stress receptors. Potent compounds for inhbiting the colorectal cancer receptors were 3',4',7,8-tetrahydroxyflavanone, 7-O-glucoside quercetin, and 3-(3,4-dihydroxybenzyl)-7-hydroxychroman-4-one. Potent compounds for inhbiting the breast cancer receptors were auriculoside and 3-(3,4-dihydroxybenzyl)-7-hydroxychroman-4-one. Meanwhile, Potent compounds for inhbiting the stress oxidative receptors were 7-O-glucoside kaempferol and cis-3,4',7,8-tetrahydroxyflavanone. Potent compounds from A. auriculiformis had molecular weights of 272, 286, 288 and 290 Da (flavonoids). Meanwhile, potent compounds from A. crassicarpa consisted of compounds with molecular weights of 288, 300, 302 and 316 Da (flavonoids and methylated flavonoids). These compounds were used as the compound target for isolation and elucidation. Isolation and elucidation stage yields 6 isolated compound from A. auriculiformis heartwood and 7 isolated compounds from A. crassicarpa heartwood. Some of these compounds were the compound which previously targeted (based on in silico prediction) by looking at the molecular weights from the peaks of the chromatograms. These compounds were (E)-3-(4-hidroxyphenyl)-1-(2,3,4-trihydroxyphenyl)prop-2-en-1-on (272 Da) and teracacidin (290 Da), 3,4',7,8-tetrahydroxyflavanone (288 Da), and 4',7,8-trihydroxyflavone (286 Da) from the heartwood of A. auriculiformis and (E)-3-(3,4-dihidroxyphenyl)-1-(2,3,4-trihydroxyphenil)prop-2-en-1-on (288 Da), 3',4',7,8-tetrahydroxyflavanone (288 Da), 3',4',7,8-tetrahydroxyflavonol (302 Da), and 3-O-methyl-3',4 ',7,8-tetrahydroxyflavone (316 Da) from the heartwood of A. crassicarpa. There were seven compounds identified for the first time in both types of heartwood, namely chalcone compounds, methylated flavonoids, and biflavonoids. In general, all of the isolated compounds had very good antioxidant activity compared to ascorbic acid (vitamin C) and trolox, and some isolated compounds had good antiproliferative activity compared to the positive control (capecitabine).