TỔNG hợp và THỬ tác DỤNG

MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ Chương TỔNG QUAN 1.1 HISTON DEACETYLASE .2 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Phân loại .3 1.1.3 Cấu trúc enzym histon deacetylase nhóm I, II IV .4 1.2 CÁC CHẤT ỨC CHẾ HISTON DEACETYLASE .8 1.2.1 Các acid hydroxamic 12 1.2.2 Các benzamid .32 1.2.3 Các peptid vòng 33 1.2.4 Các ceton 34 1.2.5 Các acid carboxylic 34 1.2.6 Các nhóm chất khác 35 1.3 PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP VÒNG TRIAZOL 36 1.3.1 Xúc tác 37 1.3.2 Phối tử 38 1.4 PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP ACID HYDROXAMIC TỪ ESTER 39 1.5 ĐỊNH HƯỚNG THIẾT KẾ CẤU TRÚC 41 Chương NGUYÊN LIỆU, TRANG THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 43 2.1 NGUYÊN LIỆU 43 2.2 THIẾT BỊ 43 2.3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44 2.3.1 Nội dung nghiên cứu 44 2.3.2 Phương pháp nghiên cứu 45 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 54 3.1 KẾT QUẢ DỰ ĐOÁN TƯƠNG TÁC, TỔNG HỢP VÀ KHẲNG ĐỊNH CẤU TRÚC CÁC CHẤT 54 3.1.1 Kết dự đoán tương tác chất với HDAC2 54 3.1.2 Tổng hợp hóa học 55 3.1.3 Kết phân tích liệu phổ 80 3.2 KẾT QUẢ THỬ TÁC DỤNG ỨC CHẾ ENZYM, ĐỘC TÍNH TẾ BÀO VÀ DỰ ĐỐN MỘT SỐ THƠNG SỐ DƯỢC ĐỘNG HỌC 107 3.2.1 Kết thử tác dụng ức chế HDAC .107 3.2.2 Kết thử tác dụng độc tính số dịng tế bào ung thư 108 3.2.3 Kết thử tác dụng độc tính tế bào thường 110 3.2.4 Kết dự đoán số thông số dược động học .110 Chương BÀN LUẬN 111 4.1 TỔNG HỢP HOÁ HỌC VÀ KHẲNG ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA CÁC CHẤT111 4.1.1 Tổng hợp hóa học 111 4.1.2 Khẳng định cấu trúc 115 4.2 HOẠT TÍNH SINH HỌC 125 4.2.1 Bàn luận hoạt tính sinh học dãy dẫn chất Ia-g IIa-g 125 4.2.2 Bàn luận hoạt tính sinh học dãy chất IIIa-g 129 4.2.3 Bàn luận hoạt tính sinh học dãy dẫn chất IVa-c, Va-g, VIa-g .132 4.2.4 Bàn luận hoạt tính sinh học dãy dẫn chất VIIa-g VIIIa-g .136 4.2.5 Bàn luận hoạt tính sinh học dãy dẫn chất IXa-g Xa-c 139 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 148 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt ADME: ADN: AR: Arg: BBB: Cys : C-Myc: logP: logD: CHAP CuAAC: CTCL CTPT DFT DMF: DMSO: DNMT: E2F: EGFR: ERα: Gly: Glu: HAT: HDAC: HIF-1α: HMBC: HMPT: HMT: Nghĩa từ (Từ gốc tiếng anh) Các thông số hấp thu, phân bố, chuyển hóa, thải trừ (absorption, distribution, metabolism, and excretion) Acid deoxyribonucleic Thụ thể androgen (androgen receptor) Agrinin Hàng rào máu não (brain blood barier) Cys tein Họ gen điều chỉnh gen tiền ung thư Hệ số phân bố phụ thuộc pH Hệ số phân bố không phụ thuộc pH Peptid vòng chứa acid hydroxamic (Cyclo hydroxamic acid peptide) Phản ứng đóng vịng azid - alkyn có xúc tác Cu(I) (Copper(I)-catalyzed alkyne-azide cycloaddition) U lympho tế bào T da (cutaneous T cell lymphoma) Công thức phân tử Lý thuyết phiếm hàm mật độ (density functional theory) Dimethylformamid Dimethyl sulfoxid Enzym ADN methyltransferase (DNA methyltransferase) Yếu tố phiên mã tế bào nhân thật bậc cao (Eukaryotes transcription factors) Thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu bì (epidermal growth factor receptor) Thụ thể estrogen alpha (estrogen receptor α) Glycin Acid glutamic Enzym histon acetyltransferase (histone acetyltransferase) Enzym histon deacetylase (histone deacetylase) Yếu tố cảm ứng giảm oxi máu 1- α (hypoxia-inducible factor 1- α) Gắn kết dị hạt nhân qua nhiều liên kết (Heteronuclear multiple bond coherence) Hexamethylphos phoramid Enzym histon methyl trans ferase (histone methyl transferase) HSP-90: HSQC: KLPT Ile: Ku70: Leu: Lys : MDB: MeCN: Met: MSin3: MW: N-CoR: NF-ĸB: p53: PB: PDB: Phe: Pro: TPSA: Rfx: RMSD: RUNX3: SAHA: Ser: SMRT: Smad7: TEA: Tyr: UDP: Val: VD: VEGFR: Protein sốc nhiệt - 90 (heat sock protein - 90) Tương quan lượng tử bội dị hạt nhân (Heteronuclear multiple quantum coherence) Khối lượng phân tử Isoleucin Protein chỉnh sửa Ku70 (DNA repair protein Ku70) Leucin Lys in Protein gắn methyl (methyl-binding protein) Acetonitril Methionin Protein mSin3 Khối lượng phân tử (molecular weight) Chất đồng kìm hãm thụ thể nhân (nuclear receptor corepressor) Yếu tố kappa B nhân Kháng thể chống khối u tế bào p53 (cellular tumor antigen p53) Tỷ lệ gắn kết protein (protein binding) Ngân hàng liệu protein (protein data bank) Phenynalanin Prolin Tổng diện tích bề mặt protein (total protein surface area) Hồi lưu (Reflux) Độ lệch quân bình phương (root mean square difference) Yếu tố phiên mã RUNX3 (trans cription factor RUNX3) Acid suberoylanilid hydroxamic Serin Thụ thể hóc mơn retinoid thyroid (retinoid or thyroid-hormone receptors) Protein Smad7 Triethylamin Tyrosin Enzym glucuronos yltransferase Valin Thể tích phân bố (volume of distribution) Yếu tố tăng trưởng mạch nội mô (vas cular endothelial growth factor) DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Danh mục hóa chất sử dụng luận án 43 Bảng 2.2: Bảng tỷ lệ thành phần dung dịch để định lượng tác dụng ức chế HDAC2 51 Bảng 3.1: Bảng tổng kết lượng liên kết dự đoán cấu trúc thiết kế với HDAC2 54 Bảng 3.2: Dữ liệu phổ 2D NMR HM BC HSQC dẫn chất Ia 81 Bảng 3.3: Dữ liệu phổ 2D HMBC HSQC dẫn chất VIIa 96 Bảng 3.4: Dữ liệu phổ 2D HMBC HSQC dẫn chất IXa 103 Bảng 4.1: Kết thử độc tính tế bào dãy chất Ia-g IIa-g 126 Bảng 4.2: Kết thử độc tính tế bào dãy chất IIIa-g 130 Bảng 4.3: Kết thử tác dụng ức chế enzym HDAC2 độc tính tế bào dãy dẫn chất IVa-c, Va-g, VIa-g 132 Bảng 4.4: Kết dự đoán độ tan thông số ADME Va-f VIc, VId 136 Bảng 4.5: Kết thử tác dụng ức chế enzym HDAC2 độc tính tế bào dãy dẫn chất VIIa-g, VIIIa-g 137 Bảng 4.6: Kết thử tác dụng ức chế HDAC2 độc tính tế bào dãy dẫn chất IXa-g Xa-c 139 Bảng 4.7: Kết thử tác dụng ức chế loại enzym HDAC khác Xc 140 Bảng 4.8: Kết thử tác dụng độc tính tế bào thường số chất 141 Bảng 4.9: Kết nghiên cứu docking hai chất IXg Xc với HDAC1, 2, 142 Bảng 4.10: Kết dự đoán số thơng số lý hóa thơng số dược động học chất IXg Xc 144 DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1: Sơ đồ phản ứng đóng vịng click có xúc tác Cu(I) 36 Sơ đồ 1.2: Sơ đồ tổng hợp acid benzohydroxamic 40 Sơ đồ 1.3: Sơ đồ tổng hợp acid hydroxamic sử dụng cột Dowex 50 40 Sơ đồ 1.4: Sơ đồ tổng hợp acid hydroxamic từ số ester có khả phản ứng mạnh 40 Sơ đồ 1.5: Sơ đồ tổng hợp acid hydroxamic có thêm xúc tác KCN 41 Sơ đồ 1.6: Sơ đồ tổng hợp acid hydroxamic sử dụng sóng vi sóng 41 Sơ đồ 3.1 Sơ đồ tổng hợp dãy chất Ia-g 55 Sơ đồ 3.2 Sơ đồ tổng hợp dãy chất IIa-g 58 Sơ đồ 3.3 Sơ đồ tổng hợp dãy chất IIIa-g 61 Sơ đồ 3.4 Sơ đồ tổng hợp dãy chất IVa-c, Va-g, VIa-g, VIIa-g, VIIIa-g 65 Sơ đồ 3.5 Sơ đồ tổng hợp dãy chất IXa-g 75 Sơ đồ 3.6 Sơ đồ tổng hợp dãy chất Xa-c 78 Sơ đồ 4.1 Cơ chế phản ứng alkyl hoá 111 Sơ đồ 4.2 Cơ chế phản ứng azid hoá 112 Sơ đồ 4.3 Sơ đồ chế phản ứng tạo acid hydroxamic từ ester 114 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Hình biểu diễn chế deacetyl hố lysin HDAC Hình 1.2: Mơ hình cấu trúc trung tâm hoạt động HDAC2 Hình 1.3: Cấu trúc trung tâm hoạt động HDAC8 Hình 1.4: Hình ảnh bề mặt HDAC1, 2, Hình 1.5: Cấu trúc vùng trung tâm hoạt động HDAC6 HDAC10 Hình 1.6: Cấu trúc phần chất ức chế HDAC Hình 1.7: Cấu trúc Apicidin Azumamid E Hình 1.8: Cấu trúc nhóm gắn kẽm theo Vanommeslaeghe K cộng 10 Hình 1.9: Liên quan cấu trúc tác dụng nghiên cứu Salmi-Smail C 12 Hình 1.10: Liên quan cấu trúc tác dụng nghiên cứu Wang T 13 Hình 1.11: Liên quan cấu trúc tác dụng nghiên cứu Fang H 13 Hình 1.12: Liên quan cấu trúc tác dụng nghiên cứu Piral T 14 Hình 1.13: Liên quan cấu trúc tác dụng nghiên cứu Jiang S 14 Hình 1.14: Cấu trúc chất ức chế HDAC Dai Y tổng hợp 15 Hình 1.15: Liên quan cấu trúc tác dụng nghiên cứu Liu H 15 Hình 1.16: Liên quan cấu trúc tác dụng nghiên cứu Zhu L 16 Hình 1.17: Liên quan cấu trúc tác dụng nghiên cứu Chao S.W 16 Hình 1.18: Liên quan cấu trúc tác dụng nghiên cứu Yang F 17 Hình 1.19: Liên quan cấu trúc tác dụng nghiên cứu Yang F 17 Hình 1.20: Liên quan cấu trúc tác dụng nghiên cứu Kozikowski A.P 18 Hình 1.21: Cấu trúc chất ức chế HDAC có vịng cyclodextrin 18 Hình 1.22: Liên quan cấu trúc tác dụng nghiên cứu Sodji Q.H 19 Hình 1.23: Liên quan cấu trúc tác dụng chất tương tự SAHA gắn thêm nhóm cầu nối 21 Hình 1.24: Cấu trúc acid hydroxamic mang khung γ– lactam 21 Hình 1.25: Cấu trúc chất mang khung isoxazol isoxazo lin 22 Hình 1.26: Cấu trúc acid hydroxamic mang vòng furan 22 Hình 1.27: Cấu trúc acid hydroxamic phát triển từ cấu trúc ADS100380 23 Hình 1.28: Cấu trúc 3-(4-benzoyl-1H-2-pyrrolyl)-N-hydroxy-2-propenamid 23 Hình 1.29: Cấu trúc hai chất phát triển tiếp từ 24a 24 Hình 1.30: Những thay đổi cấu trúc dựa công thức chất 24a 24 Hình 1.31: Cấu trúc (aryloxo-propenyl)pyrrolyl hydroxamat 25 Hình 1.32: Cấu trúc liên quan cấu trúc tác dụng chất phát triển từ NSC746457 25 Hình 1.33: Liên quan cấu trúc tác dụng nghiên cứu Jiang Y 26 Hình 1.34: Cấu trúc acid biphenylacrylohydroxamic 27 Hình 1.35: Liên quan cấu trúc tác dụng nghiên cứu Fang H 27 Hình 1.36: Liên quan cấu trúc tác dụng nghiên cứu Lee H.Y 28 Hình 1.37: Liên quan cấu trúc tác dụng nghiên cứu Mehndiratta S 28 Hình 1.38: Liên quan cấu trúc tác dụng nghiên cứu Zhang Y 29 Hình 1.39: Liên quan cấu trúc tác dụng nghiên cứu Li X 29 Hình 1.40: Liên quan cấu trúc tác dụng nghiên cứu Zhou M 30 Hình 1.41: Liên quan cấu trúc tác dụng nghiên cứu Choi Y.S 30 Hình 1.42: Liên quan cấu trúc tác dụng nghiên cứu Micheal S 31 Hình 1.43: Liên quan cấu trúc tác dụng nghiên cứu Gopalan B 31 Hình 1.44: Liên quan cấu trúc tác dụng nghiên cứu Ning C 32 Hình 1.45: Cấu trúc acid hydroxamic Kim D tổng hợp 32 Hình 1.46: Cấu trúc MS-275 CI-994 33 Hình 1.47: Tổng hợp số hướng nghiên cứu từ chất dẫn đường MS-275 33 Hình 1.48: Cấu trúc số peptid vòng 34 Hình 1.49: Cấu trúc số ceton ức chế HDAC 34 Hình 1.50: Cấu trúc số muối carboxylic mạch ngắn 35 Hình 1.51: Cấu trúc số nhóm gắn kẽm chất ức chế HDAC 35 Hình 1.52: Một số cấu trúc phần cầu nối chất ức chế HDAC 35 Hình 1.53: Một số cấu trúc nhóm nhận diện bề mặt chất ức chế HDAC 36 Hình 1.54: Cấu trúc số phối tử thường dùng phản ứng CuAAC 39 Hình 4.1: Cấu trúc chung dãy chất Ia-g, IIa-g, IIIa-g 117 Hình 4.2: Cơng thức cấu tạo chung dãy IVa-c, Va-g, VIa-g, VIIa-g, VIIIa-g 121 Hình 4.3: Cơng thức cấu tạo chung dãy IXa-g Xa-c 122 Hình 4.4: Kết thử tác dụng ức chế HDAC dãy chất Ia-g, IIa-g 125 Hình 4.5: Hình ảnh docking chất Ib IIb 128 Hình 4.6: Kết thử tác dụng ức chế HDAC dãy chất IIIa-g 129 Hình 4.7: Hình ảnh docking dãy chất IIIa-g 131 Hình 4.8: Hình ảnh docking chất IVb, Va, VIg 134 Hình 4.9: Hình ảnh docking chất VIIg VIIIf 138 Hình 4.10: Hình ảnh docking chất IXg Xc 142 Hình 4.11: Các vị trí chuyển hóa quan trọng dự đốn phương pháp XenoSite chất IXg 145 Hình 4.12: Các vị trí chuyển hóa quan trọng dự đoán phương pháp XenoSite chất Xc 145 ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, enzym histon deacetylase (HDAC) biết đến phân tử mục tiêu quan trọng trình nghiên cứu phát triển thuốc điều trị ung thư Các chất ức chế HDAC chứng minh tạo nhiều tác dụng giúp ngăn chặn trình phát sinh phát triển tế bào ung thư [172] Một số chất ức chế HDAC dùng làm thuốc điều trị ung thư kể đến acid suberoylanilid hydroxamic (Zolinza®, 2006), depsipeptid (Romideps in ®, 2009), belinostat (Beleodaq ®, 2014), panobinostat (Farydak®, 2015) Bên cạnh đó, nhiều chất khác với tác dụng ức chế enzym HDAC bật, nghiên cứu thử nghiệm lâm sàng cho kết ban đầu tương đối khả quan Về mặt cấu trúc, chất ức chế HDAC có cấu trúc đa dạng phân loại thành số nhóm chất gồm: acid hydroxamic, benzamid, peptid vịng, ceton, acid béo mạch ngắn số cấu trúc hỗn hợp khác Trong đó, nhóm acid hydroxamic ức chế HDAC nhóm chất nghiên cứu nhiều khả ức chế enzym mạnh Nhờ phát triển kỹ thuật chụp X-quang tinh thể, chế tương tác chất với trung tâm hoạt động enzym dần làm sáng tỏ Trên sở đó, nhà nghiên cứu xây dựng mơ hình 3D mơ trung tâm hoạt động HDAC Những mơ hình sử dụng làm liệu cho nghiên cứu docking nhằm dự đoán tương tác cấu trúc với enzym Hội nhập xu hướng chung giới, nhóm nghiên cứu mơn Hóa Dược, trường Đại học Dược Hà Nội thiết kế tổng hợp nhiều dãy acid hydroxamic có tác dụng ức chế HDAC Trong đó, kể đến dẫn chất mang khung benzothiazol với tác dụng ức chế enzym độc tính tế bào tương đương với acid suberoylanilid hydroxamic (SAHA) [109] Các kết nghiên cứu nước giới cho thấy acid hydroxamic mang hay nhiều khung cấu trúc giàu electron phenyl, benzothiazol, indol, indolin có tiềm tạo tác dụng ức chế HDAC tốt Khung indolin có mặt cấu tạo nhiều chất mang hoạt tính kháng ung thư chưa có nhiều cấu trúc mang khung khảo sát tác dụng ức chế HDAC Trên sở kế thừa phát triển hướng nghiên cứu nước, luận án “Tổng hợp thử tác dụng sinh học số acid hydroxamic mang khung 2-oxoindolin” tiến hành với mục tiêu chính: Tổng hợp khoảng từ 30 đến 40 acid hydroxamic mang khung 2-oxoindolin Thử tác dụng ức chế enzym histon deacetylase tác dụng kháng số dòng tế bào ung thư dẫn chất tổng hợp Phụ lục 65.3: Phổ 1H-NM R chất IXf Phụ lục 65.4: Phổ 13C-NM R chất IXf PL-134 Phụ lục 66.1: Phổ IR chất IXg Phụ lục 66.2: Phổ M S chất IXg PL-135 Phụ lục 66.3: Phổ 1H-NM R chất IXg Phụ lục 66.4: Phổ 13C-NM R chất IXg PL-136 Phụ lục 67.1: Phổ IR chất Xa Phụ lục 67.2: Phổ M S chất Xa PL-137 Phụ lục 67.3: Phổ 1H-NM R chất Xa Phụ lục 67.4: Phổ 13C-NM R chất Xa PL-138 Phụ lục 68.1: Phổ IR chất Xb Phụ lục 68.2: Phổ M S chất Xb PL-139 Phụ lục 68.3: Phổ 1H-NM R chất Xb Phụ lục 68.4: Phổ 13C-NM R chất Xb PL-140 Phụ lục 69.1: Phổ IR chất Xc Phụ lục 69.2: Phổ M S chất Xc PL-141 Phụ lục 69.3: Phổ 1H-NM R chất Xc Phụ lục 69.4: Phổ 13C-NM R chất Xc PL-142 Ghi chú: Dãy Ia-g tương ứng với dãy chất 35a-h Phụ lục 70: Giấy chứng nhận kết hoạt tính sinh học chất Ia-g PL-143 Ghi chú: Dãy IIa-g tương ứng với 36a-h Phụ lục 71: Giấy chứng nhận kết hoạt tính sinh học chất IIa-g PL-144 Ghi chú: Dãy IIIa-g tương ứng với 40a-h Phụ lục 72 Giấy chứng nhận kết hoạt tính sinh học chất IIIa-g PL-145 Ghi chú: Dãy IXa-g tương ứng với 56a-h, Va-g tương ứng với 48a-h Phụ lục 73: Giấy chứng nhận kết hoạt tính sinh học chất Va-g, IXa-g PL-146 Ghi chú: Dãy IVa-c tương ứng với 47a-c, VIa-g tương ứng với 49a-h Phụ lục 74: Giấy chứng nhận kết hoạt tính sinh học chất IVa-c, VIa-g PL-147 Ghi chú: Dãy Xa-c tương ứng với 50a-c, VIIa-g tương ứng với 51a-h, VIIIa-g tương ứng với 52a-h Phụ lục 75: Giấy chứng nhận kết hoạt tính sinh học chất VIIa-g, VIIIa-g, Xa-c PL-148 ... án ? ?Tổng hợp thử tác dụng sinh học số acid hydroxamic mang khung 2-oxoindolin” tiến hành với mục tiêu chính: Tổng hợp khoảng từ 30 đến 40 acid hydroxamic mang khung 2-oxoindolin Thử tác dụng. .. đồ tổng hợp acid hydroxamic có thêm xúc tác KCN 41 Sơ đồ 1.6: Sơ đồ tổng hợp acid hydroxamic sử dụng sóng vi sóng 41 Sơ đồ 3.1 Sơ đồ tổng hợp dãy chất Ia-g 55 Sơ đồ 3.2 Sơ đồ tổng. .. chất có tác dụng chọn lọc với HDAC1 khơng tác dụng HDAC7 nồng độ thử nghiệm 10 µM Nghiên cứu liên quan cấu trúc tác dụng nhóm phenyl thứ hai vị trí meta khung phenyl thứ giúp tăng cường tác dụng