Profiling mutasi missense protein‑coding pada penyakit langka Mendelian melalui bioinformatika struktural menjadi titik tolak penelitian yang menjanjikan bagi pengembangan terapi berbasis struktur molekuler. Studi definisi mutasi menyeluruh mencakup 5 728 situs perubahan asam amino, diambil dari basis data Orpha.net dan ClinVar, mencakup 1 290 gen penyebab penyakit langka Mendelian hingga September 2024. Penelitian ini menekankan potensi struktur protein sebagai target farmakologis dengan memanfaatkan kemajuan prediksi struktur dan analisis topologi mutasi.
Metode penelitian diawali dengan langkah pertama yaitu pengumpulan dan anotasi data varian protein dari basis data penyakit langka, dilanjutkan dengan penentuan struktur tiga‑dimensi menggunakan prediksi i yang handal, hanya memilih model yang memadai (predicted Local Distance Difference Test/pLDDT) untuk mencapai analisis sebanyak 585 protein dan 5 728 situs mutasi. Analisis topologi dilakukan dengan pemetaan kedalaman atom (atom depth) menggunakan perangkat lunak SADIC dan POPScomp, yang membedakan situs mutasi sebagai inti, lapisan menengah, atau permukaan berdasarkan nilai Q(SASA).
Temuan utama menunjukkan bahwa mayoritas mutasi terjadi di bagian terbenam (core) protein, dengan Gly dan Arg mendominasi sebagai asam amino yang banyak berubah, serta Cys berperan signifikan meskipun jarang muncul . Mutasi pada permukaan protein juga menonjol, terutama substitusi Met dan Arg, mencapai 53 % dan 17 % dari total mutasi permukaan, berpotensi mengganggu interaksi protein‑mitra.
Penekanan berikutnya diarahkan pada identifikasi “cryptic pockets” atau kantong permukaan tersembunyi akibat mutasi yang membuka peluang untuk interaksi ligan farmasi. Sebanyak 722 situs mutasi diprediksi dapat membentuk kantong baru dan diuji melalui simulasi dinamika molekuler yang menunjukan stabilitas dan potensi ikatan ligand. Tahap terakhir yaitu pemodelan docking ke database obat terdaftar FDA menggunakan AutoDock Vina, mengungkap kemungkinan koreksi farmakologis pada penyakit langka.
Analisis mendalam terhadap efek substitusi amnio asam menggambarkan dinamika yang berbeda berdasarkan lokasi mutasi. Substitusi pada inti protein yang menggantikan asam amino besar dengan asam amino bermuatan menyebabkan gangguan lipatan inti dan misfolding, memicu degradasi proteolitik. Sebaliknya, perubahan di permukaan dapat memodifikasi interaksi protein‑protein, protein‑nukleat, atau protein‑ligan, tanpa mempengaruhi struktur lipatan .
Signifikansi hasil ini terletak pada kemampuan struktur topologis mutasi sebagai penunjuk mekanisme patogenetik dan target terapi pada penyakit langka yang sifatnya mendasar secara genetik. Sifat residu seperti Arg yang rentan terhadap mutasi ganda nukleotida dan Gly yang berkesinambungan secara evolusi menegaskan bahwa posisi residu kritis sangat menentukan patogenicitas. Fakta bahwa sebagian besar mutasi terbenam cenderung lebih patogenik sesuai dengan teori genetika struktur, memperkuat relevansi pendekatan ini.
Metodologi Orphanetta—yang mengintegrasikan data genomik Orpha.net, anotasi ClinVar, prediksi struktur AlphaFold, serta analisis topologi dengan POPScomp/SADIC—menawarkan perangkat yang scalable untuk mapping mutasi pathogenic massal dan potensi penemuan kandidat target obat. Hal ini membuka jalan bagi pengembangan terapi eksperimental berbasis small molecule atau pendekatan modifikasi struktur molekuler penyintas mutasi.
Meski menjanjikan, penelitian ini mengenali beberapa batasan, antara lain kualitas dan heterogenitas data dari basis ClinVar dan Orpha.net, serta asumsi kekinian model prediksi struktur. Pengujian kekinian menggunakan metode kualitatif seperti simulasi dinamika molekuler intensif waktu dan uji laboratorium serta validasi interaksi ligan diperlukan untuk memverifikasi temuan ini.
Secara keseluruhan, penggunaan bioinformatika struktural dalam profiling mutasi missense pada penyakit langka memungkinkan pemetaan mutasi kritis mendalam melalui analisis topologi dan identifikasi kantong terapeutik baru. Pendekatan ini mencerminkan perpindahan paradigma dari sekadar katalog genomik menuju pemanfaatan struktur protein untuk strategi terapi presisi. Dengan dukungan komputasi canggih dan integrasi data multi‑sumber, hasil ini membuka potensi transformatif dalam membantu diagnosis yang lebih akurat dan pengembangan terapi berbasis struktur molekuler untuk penyakit langka, yang selama ini terabaikan oleh pendekatan farmasi tradisional.
Sumber:
Leave a Reply