Pencirian biokimia dan pembangunan perencat novel bagi farnesol dehidrogenase Metisa plana (Lepidoptera : Psychidae)

Abstract

Ulat bungkus Metisa plana (Lepidoptera: Psychidae) merupakan serangga perosak utama kelapa sawit di Semenanjung Malaysia. Pelbagai kaedah telah digunakan untuk mengawal serangan ini, namun strategi kawalan yang efisien masih belum ditemui. Pembangunan racun serangga menyasarkan laluan hormon juvenil (JH) merupakan strategi alternatif yang berkesan selaras dengan konsep Pengurusan Perosak Bersepadu (IPM). JH bertanggungjawab sebagai pengawal atur beberapa proses biologi penting serangga termasuklah pertumbuhan, diapaus, metamorfosis dan pembiakan. Sebarang manipulasi terhadap biosintesis JH boleh mengganggu proses yang berkaitan dengannya. Farnesol dehidrogenase dikenali sebagai enzim pengehad kadar yang penting dalam laluan JH. Kajian ini bertujuan untuk memencil dan mengenal pasti transkrip farnesol dehidrogenase M. plana (MpFolDH), mencirikan fungsi enzim ini secara biokimia dan mengenal pasti perencatnya melalui kaedah penyaringan maya keupayaan celusan tinggi (HTVS) secara ensembel. Setelah itu, perencat yang terpilih akan ditentukan kesan dan mod perencat secara asai enzim in vitro. Transkrip bagi protein ini telah dikenal pasti dan dipencilkan daripada data transkriptom M. plana. Ia disahkan mempunyai 255 asid amino pada berat molekul heterodimer 54 kDa. Ramalan struktur 3D menunjukkan protein ini mempunyai domain ikatan lipatan-Rossmann yang terdiri daripada beberapa motif penting yang terpulihara seperti TGxxxGIG, YxxxK dan PG dikategorikan sebagai superfamili klasik dehidrogenase berantai pendek. MpFolDH mempunyai kespesifikan substrat yang tinggi terhadap trans, trans-farnesol dengan NADP+

sebagai satu-satunya koenzim. Ia juga bertindak balas dengan kadar optimum pada pH 9, suhu 37 °C. Melalui strategi perkomputeran HTVS secara ensembel, sebanyak 43 768 sebatian telah diuji dan disaring dengan menggunakan kaedah pengedokan molekul, simulasi molekul dinamik dan Molecular Mechanics Poisson-Boltzmann Surface Area (MM/PBSA), ZINC000408735138 (ΔG = -43.45 ± 0.12 kJ/mol) dicadangkan sebagai perencat yang berpotensi daripada hasil saringan ini. Melalui asai enzim in vitro, ZINC000408735138 dan tiga perencat analog kepada sebatian farnesol diuji keupayaannya untuk merencat aktiviti MpFolDH. Hasil penilaian mendapati ZINC000408735138 dan farnesil asetat menunjukkan kebolehan untuk merencat enzim MpFolDH dengan nilai purata Ki ZINC000408735138 ~42 kali ganda lebih efektif berbanding analog yang lain. Kajian ini memberikan pemahaman yang mendalam terhadap pencirian biokimia MpFolDH sebagai sasaran baharu pembangunan racun serangga perosak. Penemuan perencat novel ini turut membuka ruang bagi merangka langkah dan strategi baharu dalam mengawal ancaman ulat bungkus yang serius di Malaysia.