(Luận án tiến sĩ) thiết kế, tổng hợp và đánh giá tác động ức chế acetylcholinesterase và β amyloid của một số dẫn chất tương đồng curcumin và flavonoid

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRẦN THÁI SƠN THIẾT KẾ, TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG ỨC CHẾ ACETYLCHOLINESTERASE VÀ BETA-AMYLOID CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT TƯƠNG ĐỒNG CURCUMIN VÀ FLAVONOID LUẬN ÁN TIẾN SĨ DƯỢC HỌC TP.HỒ CHÍ MINH, Năm 2022 ho tro tai file : luanvanchat@gmail.com BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRẦN THÁI SƠN THIẾT KẾ, TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG ỨC CHẾ ACETYLCHOLINESTERASE VÀ BETA-AMYLOID CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT TƯƠNG ĐỒNG CURCUMIN VÀ FLAVONOID NGÀNH: HÓA DƯỢC MÃ SỐ: 62720403 LUẬN ÁN TIẾN SĨ DƯỢC HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS THÁI KHẮC MINH GS.TS TRẦN THÀNH ĐẠO TP.HỒ CHÍ MINH, Năm 2022 ho tro tai file : luanvanchat@gmail.com LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, kết nghiên cứu đƣợc trình bày luận án trung thực, khách quan chƣa đƣợc công bố nơi Tác giả luận án Trần Thái Sơn ho tro tai file : luanvanchat@gmail.com MỤC LỤC Trang Danh mục từ viết tắt thuật ngữ Anh–Việt i Danh mục hình iii Danh mục sơ đồ vii Danh mục bảng viii MỞ ĐẦU .1 Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan bệnh Alzheimer .4 1.2 Tổng quan acetylcholinesterase 1.3 Tổng quan β-secretase .8 1.4 Tổng quan curcumin dẫn chất 13 1.5 Tổng quan flavonoid .16 1.6 Tổng quan nghiên cứu in silico hóa dƣợc 20 1.7 Các nghiên cứu có liên quan đến đề tài 36 Chƣơng ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu .42 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 42 Chƣơng KẾT QUẢ .66 3.1 Kết nghiên cứu thiết kế dẫn chất in silico .66 3.2 Kết nghiên cứu tổng hợp hóa học 93 3.3 Kết đánh giá hoạt tính sinh học 103 Chƣơng BÀN LUẬN 107 4.1 Nghiên cứu thiết kế dẫn chất in silico 107 4.2 Tổng hợp hóa học .121 4.3 Đánh giá hoạt tính sinh học in vitro 141 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .154 ho tro tai file : luanvanchat@gmail.com DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CĨ LIÊN QUAN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC ho tro tai file : luanvanchat@gmail.com i DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ ANH–VIỆT Từ viết tắt Từ tiếng Anh Đối chiếu tiếng Việt 13 Carbon-13 nuclear magnetic Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân resonance carbon-13 Proton nuclear magnetic Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân resonance proton Two-dimensional quantitative Mối liên quan định lƣợng cấu structure–activity relationship trúc–hoạt tính sinh học chiều C-NMR H-NMR 2D-QSAR A β-amyloid ACh Acetylcholin AChE Acetylcholinesterase AD Alzheimer’s disease Bệnh Alzheimer APP Amyloid-beta precursor protein Protein tiền sinh chất amyloid ATCI Acetylthiocholin iodid BACE-1 Beta-site amyloid precusor -Secretase protein cleaving enzyme CADD Computer-aided drug design Thiết kế thuốc với hỗ trợ máy tính CoMFA Comparative molecular field analysis CoMSIA Comparative similarity indices analysis CTF83 C-terminal fragment consisting Phân mảnh gắn kết với màng có of 83 amino acids đầu C tận chứa 83 acid amin CTF99 C-terminal fragment consisting Phân mảnh liên kết với màng có of 99 amino acids đầu C tận chứa 99 acid amin DMSO Dimethyl sulfoxid ho tro tai file : luanvanchat@gmail.com ii Từ viết tắt Từ tiếng Anh DTNB Acid 5,5’-dithio-bis-nitrobenzoic EF Enrichment factor Đối chiếu tiếng Việt Hệ số làm giàu EtOAc Ethyl acetat EtOH Ethanol EtONa Natri ethanolat FRET Fluorescence resonance energy Truyền lƣợng cộng hƣởng transfer huỳnh quang GH Goodness of hits IC50 half maximal inhibitory Nồng độ ức chế 50% hoạt tính concentration enzym IR Infrared Phổ hồng ngoại LHM Linear heuristic method LOO Leave-one-out MLR Multiple linear regression MS Mass spectroscopy Phổ khối PLS Partial least squares Thuật toán bình phƣơng tối thiểu phần Quantitative structure–activity Mối liên quan định lƣợng cấu relationship trúc–hoạt tính sinh học RMSD Root-mean-square deviation Độ lệch quân phƣơng RMSE Root-mean-square error Sai số quân phƣơng ROC Receiver operating characteristic sAPP soluble APP QSAR Mảnh APP hòa tan ho tro tai file : luanvanchat@gmail.com iii DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1 Cơ chế phản ứng phân hủy acetylcholin acetylcholinesterase Hình 1.2 Cấu tạo acetylcholinesterase vùng gắn kết quan trọng (tinh thể 1EVE) .7 Hình 1.3 Quá trình phân cắt protein tiền sinh chất amyloid .9 Hình 1.4 Cơ chế hoạt động BACE-1 10 Hình 1.5 Các đặc điểm cấu trúc BACE-1 (tinh thể 1FKN) 12 Hình 1.6 Nguyên tắc phƣơng pháp xác định hoạt tính ức chế BACE-1 13 Hình 1.7 Cấu trúc curcumin 14 Hình 1.8 Các tác dụng curcumin yếu tố bệnh sinh bệnh Alzheimer .15 Hình 1.9 Cấu trúc khung hóa học số nhóm flavonoid 17 Hình 1.10 Tác dụng sinh học flavonoid 18 Hình 1.11 Một cách biểu diễn pharmacophore 23 Hình 1.12 Tóm tắt ngun lý chung q trình xây dựng mơ hình pharmacophore 25 Hình 1.13 Nguyên tắc xây dựng đánh giá mơ hình pharmacophore cơng cụ Pharmacophore Elucidation phần mềm MOE 2008.10 26 Hình 1.14 Nguyên tắc phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu .29 Hình 1.15 Tóm tắt ngun lý q trình xây dựng mơ hình QSAR 30 Hình 1.16 Nguyên lý phƣơng pháp docking phân tử .34 Hình 1.17 Nguyên tắc docking phân tử phần mềm FlexX .35 Hình 2.1 Tóm tắt nội dung nghiên cứu 41 Hình 2.2 Tóm tắt quy trình thiết kế dẫn chất in silico 42 Hình 2.3 Các khung cấu trúc curcumin flavonoid đƣợc sử dụng để thiết kế thƣ viện tổ hợp ảo 44 ho tro tai file : luanvanchat@gmail.com iv Hình 2.4 Minh họa trình xây dựng thƣ viện tổ hợp ảo công cụ QuaSARCombigen 45 Hình 2.5 Thiết kế dẫn chất phenothiazin chalcon có nhóm khác vòng B 48 Hình 2.6 Thiết kế dẫn chất flavon 48 Hình 3.1 Cấu trúc chất đƣợc sử dụng để xây dựng mơ hình pharmacophore cho chất ức chế AChE 67 Hình 3.2 Cấu trúc chất đƣợc sử dụng để xây dựng mơ hình pharmacophore cho chất ức chế BACE-1 67 Hình 3.3 Mơ hình pharmacophore A1 (AChE) 69 Hình 3.4 Mơ hình pharmacophore B1 (BACE-1) 69 Hình 3.5 Kết sàng lọc thƣ viện tổ hợp ảo dẫn chất flavonoid curcumin xây dựng đƣợc 70 Hình 3.6 Mối tƣơng quan hoạt tính sinh học (pIC50) thực nghiệm đƣợc dự đốn mơ hình 2D-QSAR xây dựng cho chất ức chế (A) AChE (B) BACE-1 75 Hình 3.7 Hoạt tính ức chế (pIC50) AChE BACE-1 dự đoán dẫn chất curcumin flavonoid sàng lọc đƣợc 76 Hình 3.8 Hoạt tính ức chế (pIC50) AChE BACE-1 dự đoán dẫn chất phenothiazin chalcon thiết kế .77 Hình 3.9 Hoạt tính ức chế (pIC50) AChE BACE-1 dự đoán dẫn chất flavon (dẫn xuất baicalein) đƣợc thiết kế 78 Hình 3.10 Hoạt tính ức chế (pIC50) AChE BACE-1 dự đoán dẫn chất flavon (dẫn xuất diosmetin) đƣợc thiết kế 79 Hình 3.11 Xếp chồng cấu dạng docking lại phối tử đồng kết tinh vào tinh thể AChE: (A) 1ACJ, (B) 1DX6, (C) 1EVE, (D) 1W6R, (E) 4EY6—chuỗi A, (F) 4EY6—chuỗi B, (G) 4EY7—chuỗi A, (H) 4EY7— chuỗi B 82 ho tro tai file : luanvanchat@gmail.com v Hình 3.12 Xếp chồng cấu dạng docking lại phối tử đồng kết tinh vào tinh thể BACE-1: (A) 3VEU, (B) 4B78, (C) 5HU0—chuỗi A, (D) 5HU0—chuỗi B, (E) 5HU1—chuỗi A, (F) 5HU1—chuỗi B, (G) 6EQM 83 Hình 3.13 Kết docking phân tử dẫn chất sàng lọc đƣợc 84 Hình 3.14 Kết docking phân tử dẫn chất phenothiazin chalcon thiết kế 85 Hình 3.15 Kết docking phân tử dẫn chất baicalein thiết kế 86 Hình 3.16 Kết docking phân tử dẫn chất diosmetin thiết kế .87 Hình 3.17 Kết IC50 dẫn chất tổng hợp nghiên cứu AChE BACE-1 104 Hình 3.18 Kết pIC50 dẫn chất tổng hợp nghiên cứu AChE BACE-1 105 Hình 4.1 Tƣơng quan hoạt tính sinh học thực nghiệm đƣợc dự đốn mơ hình 2D-QSAR AChE dẫn chất (A) phenothiazin chalcon (các dẫn chất AC1–AC3, AC6–AC11); (B) dẫn chất flavon (Số liệu dẫn chất flavon chất đối chiếu galantamin) 115 Hình 4.2 Tƣơng quan hoạt tính sinh học thực nghiệm đƣợc dự đốn mơ hình 2D-QSAR BACE-1 dẫn chất (A) phenothiazin chalcon; (B) dẫn chất flavon (Số liệu dẫn chất flavon chất đối chiếu quercetin) .117 Hình 4.3 So sánh mật độ điện tích dƣơng ngun tử carbon nhóm carbonyl phân tử dẫn chất benzaldehyd acepromazin 122 Hình 4.4 Liên kết hydro nội phân tử cấu trúc baicalein diosmetin 125 Hình 4.5 Cấu trúc dẫn chất AC4 .131 Hình 4.6 Phổ 1H-NMR diosmetin 139 Hình 4.7 Phổ 13C-NMR diosmetin .140 Hình 4.8 Mơ hình tƣơng tác galantamin với AChE (tinh thể 1DX6) 143 Hình 4.9 Mơ hình tƣơng tác AC12 với AChE (tinh thể 1DX6) 144 ho tro tai file : luanvanchat@gmail.com B7 4,29 4,52 –17,91 B8 4,18 4,56 –19,61 ho tro tai file : luanvanchat@gmail.com D1 (Diosmetin) 3,83 4,50 –22,86 D2 4,06 4,42 –21,05 ho tro tai file : luanvanchat@gmail.com D3 3,89 4,37 –20,90 D4 3,82 4,26 –15,22 ho tro tai file : luanvanchat@gmail.com D5 4,13 4,39 –21,80 D6 4,12 4,31 –20,39 ho tro tai file : luanvanchat@gmail.com D7 3,47 4,35 –25,35 ho tro tai file : luanvanchat@gmail.com Galantamin 5,88 5,14 –33,28 ho tro tai file : luanvanchat@gmail.com Tương tác với BACE-1 (Tinh thể 6EQM) pIC50 Thực nghiệm Dự đoán Điểm số docking (kJ.mol–1) B1 (Baicalein) 4,16 3,66 –17,64 B2 4,36 4,82 –16,37 Dẫn chất Mơ hình tương tác ho tro tai file : luanvanchat@gmail.com B3 5,40 5,11 –12,35 B4 4,15 4,35 –10,84 ho tro tai file : luanvanchat@gmail.com B5 4,77 4,60 –8,29 B6 4,90 5,18 –17,35 ho tro tai file : luanvanchat@gmail.com B7 4,50 4,73 –12,95 B8 4,65 4,75 –10,75 ho tro tai file : luanvanchat@gmail.com D1 (Diosmetin) 4,36 3,55 –19,32 D2 5,67 5,83 –19,33 ho tro tai file : luanvanchat@gmail.com D3 5,50 6,04 –17,18 D4 5,44 5,24 –13,31 ho tro tai file : luanvanchat@gmail.com D5 5,78 6,20 –13,46 D6 5,80 6,34 –12,02 ho tro tai file : luanvanchat@gmail.com D7 5,54 6,07 –22,07 Quercetin 5,02 5,24 –22,55 ho tro tai file : luanvanchat@gmail.com Umibecestat –47,04 ho tro tai file : luanvanchat@gmail.com ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRẦN THÁI SƠN THIẾT KẾ, TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG ỨC CHẾ ACETYLCHOLINESTERASE VÀ BETA -AMYLOID CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT TƯƠNG ĐỒNG... tài ? ?Thiết kế, tổng hợp đánh giá tác động ức chế acetylcholinesterase  -amyloid số dẫn chất tƣơng đồng curcumin flavonoid? ?? đƣợc thực với mục tiêu: ho tro tai file : luanvanchat@gmail.com Thiết. .. phân tử để đánh giá phân tích khả gắn kết dẫn chất sàng lọc đƣợc thiết kế - Đề xuất danh sách chất tiềm để lựa chọn cho tổng hợp hóa học đánh giá hoạt tính sinh học in vitro Tổng hợp dẫn chất lựa