Luận án tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu mô hình ức chế Acetyl-CoA carboxylase trong điều trị Hội chứng chuyển hóa axit béo bằng các phương pháp hóa tin

Song song với các công trình khoa học của nhiều tácgiả trên thế giới, tại Việt Nam, Tống Thị Thu Cúc cũng đã áp dụng kỹ thuật mô phỏngtương tác protein — ligand, kết hợp QM/MM, nghiên cứ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYÊN TRƯƠNG CÔNG MINH

CHUYEN HOA AXIT BEO BANG

CAC PHUONG PHAP HOA TIN

LUẬN AN TIEN SĨ HÓA HOC

TP Hồ Chi Minh — Năm 2023

NGHIÊN CỨU MÔ HINH ỨC CHE ACETYL-CoA

CARBOXYLASE TRONG DIEU TRI HOI CHUNG

CHUYEN HOA AXIT BEO BANG CAC PHUONG PHAP HOA TIN

Ngành: Hóa lý thuyết va hóa ly

TP Hồ Chí Minh — Năm 2023

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan luận án tiễn sĩ ngành Hóa lý thuyết và Hóa lý, với dé tài “Nghiên cứu

mô hình ức chế acetyl-CoA carboxylase trong điều trị hội chứng chuyền hóa axit béobăng các phương pháp hóa tin” là công trình khoa học do Tôi thực hiện

Những kết quả nghiên cứu của luận án hoàn toàn trung thực, chính xác và không

trùng lap với các công trình đã công bô trong và ngoai nước.

Nghiên cứu sinh

LỜI CẢM ƠN

Ứng dụng phương pháp Hóa tin trong nghiên cứu lý thuyết, kết hợp với các khảo sát

thực nghiệm được xem là hướng tiếp cận mới, mang lại nhiều triển vọng cho sự phat

triển của lĩnh vực Hóa học nói chung Do vậy, luận án được kỳ vọng sẽ có tính khảthi cao, góp phần cải thiện hiệu quả trong điều trị Hội chứng chuyên hóa axit béo —

một vấn đề sức khỏe phô biến tại Việt Nam Trong suốt quá trình thực hiện, luận án

có khoảng thời gian bị gián đoạn do ảnh hưởng của đại dịch Covid trên toàn cầu,

nhưng sau cùng, cũng đã được hoàn thành theo đúng mục tiêu.

Ngoài những nỗ lực của bản thân mình, Tôi muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc và dànhtặng thành quả này băng cả sự tri ân đến những người đã luôn động viên, hỗ trợ tôi

hoàn thành luận án.

Trân trọng cảm ơn Thay PGS TS Bùi Thọ Thanh, một người Thay luôn tận tâm,tận tụy với các học trò của mình, đã dành nhiều thời gian và công sức, hướng dẫn cho

em hoàn thiện luận án nay một cách tốt đẹp

Trân trọng cảm ơn Thay PGS TS BS Lê Xuân Trường, một người Thầy — một cấpTrên đầy đủ tài đức, luôn động viên, hỗ trợ, hướng dẫn và tạo điều kiện tốt nhất dé

em có thé chuyên tâm hoàn thành luận án

Chân thành cảm ơn quý Thầy Cô ở Khoa Hóa trường Đại học Khoa học Tự nhiênTP.Hồ Chi Minh đã luôn hỗ trợ, tạo điều kiện tốt nhất để em hoàn thành khóa học và

luận án.

Chân thành cảm ơn quý Thay Cô, đồng nghiệp ở Dai học Y Dược TP.Hồ Chí Minh

đã chia sẻ những kinh nghiệm, kiến thức hữu ích cho luận án của em

Cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn động viên, hỗ trợ tôi trong thời gian nghiên cứu,

học tập và làm việc dé thực hiện tốt luận án

Cuối cùng, xin gửi lời biết ơn đến quý Thầy Cô trong Hội đồng chấm luận án đã

đóng góp nhiều ý kiến quý báu dé em hoàn thiện luận án này

Một lần nữa xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô!

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC TU VIET TAT

DANH MUC BANG

DANH MUC HINH

MỞ DAU rsssssssssssssssssssssssscssssssesssssssesssssssesssssssesssssssesssssssesssssssesssssssesssssssesesssssesessssses 1CHUONG 1: TONG QUAN osssssssssssssssssssssssssseesssssssessssssesssssssssssssssesssssssssssssesessesses 4

1.1 Acetyl-CoA carboxylase và hội chứng chuyển hóa . -s ssss 4

1.1.1 Acetyl-CoA carbOXYÏAS€ - - c1 HT HH ng 4

1.1.2 Hội chứng chuyên hÓa - 2-2 2 £+E‡SE£EE#EEEEEEEEEEE2EE2E217121 212 e 8

1.1.3 Vai tro ACC trong điều tri tring dich MetS ¿ -¿©2+csz+cxc+cce2 9

1.2 Tống quan về một số chat ức chế ACC đã được nghiên cứu thực nghiệm va

tính toán trên động vật, vi khuẩn, MAM men 5s ssssess=sessesse 10

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM TÍNH TOÁN -2-s<-s<ssecssessses 20

' N0 7 20

2.2 Các bước tiến hành: . s< se cscssevsstestesevserserssresersrrssrssrssrrsrrssrssre 25

2.2.1 Khảo sát các mô hình tương tác giữa ACC1, ACC2 với các nhóm hop chất

2.3 Tổng quan lý thuyết các phương pháp sử dụng . -° s55 se 29

2.3.1 Phương pháp xử lý thống kê cổ điển - 2 2 ++cx+zEzEszrxerxrzez 29

2.3.2 Phương pháp xử lý thống kê tin sinh - + 2 + x+£xtzEzEezrxerxcrex 32

2.3.3 9` 38

2.3.4 Kỹ thuật protein docking — Sang lọc ảO - cssnknnHHHiệt 43

2.3.5 Phương pháp QM/MM ch HT KH TH kg ky 50

CHUONG 3: KET QUÁ - BAN LUẬN 5c 5< 5< ccsccsecssessesserscssee 51

3.1 Khảo sat mô hình tương tác giữa ACC1, ACC2 với các nhóm hop chất ức

CE sscssssssssssssesssssssssssssssssssssesssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssesssssssesessssseesssssseessses 51

3.1.1 Xác định vị trí các tâm gắn kết ban dau trên 2 đồng phân enzyme 51

3.1.2 Tương quan giữa năng lượng gắn kết tại các tâm gắn kết thuận lợi và log(ICso)

thực nghiệm của các ligand trên ACC1 và ACC2 - SĂcs*+svseeeeeeres 55

3.1.3 Phân tích các tâm gan kết axit amin đã xác định trên ACCI và ACC2 57

3.1.4 Khảo sát phức hợp enzyme — ligand khi đặt trong môi trường cơ thể 62

3.1.5 Khảo sát QM/MM một số ligand tác kích vào các hốc phan ứng A-1 64

3.2 Xây dựng mô hình (QS A Ì o- 5s s9 Họ HH 00 06 00 68

3.2.1 Sang lọc các biến cấu tTÚC -¿- + + ++E£+EEE#EEEEEEEEEEEEEE2112121 1111 xeC 68

3.2.2 Xây dựng mô hình ANN và logic mỜ 5 «sen reiey 69

3.2.3 Kiểm định thống kê các mô hình đã thiết lập - ¿2-5 sec s2 75

3.2.4 Ý nghĩa các thông số cấu trúc có liên quan 2: s¿ s+sz+++z+zzxzsz 77

3.2.5 Dự đoán mức độ vả xu hướng ảnh hưởng của các biên câu trúc lên hoạt tính

CHUONG 4: KET LUẬN — HƯỚNG PHÁT TRIN -°-s°< 84

AL Ket nh 84

4.1.1 Khao sát mô hình tương tác giữa ACC1 và ACC2 ở người với các nhóm hợp

CHAt WC 0 Tớ Ẻ.ẻẺẻ Ẻẻ .ố ố 84

4.1.2 Xây dựng mô hình QSAR, đánh giá các yếu tố cấu trúc ảnh hưởng đến hoạt

tính ức chế ACC1, ACC2 ở người - 22++22E++++92EEE1222222111122771112222211 re 85

F80 18 000086 6 85

DANH MỤC CONG TRINH KHOA HỌC - «<< 85

TÀI LIEU THAM KHẢO -. - << << << << sss 86

PHỤ LỤC 1: XÂY DỰNG MÔ HÌNH QSAR

PHỤ LỤC 2: KHẢO SÁT TƯƠNG TÁC ENZYME - LIGAND

DANH MỤC CÁC TỪ VIET TAT

TỪ VIET TAT TIENG ANH TIENG VIET

ACC Acetyl-CoA carboxylase Enzyme acetyl-CoA

ATP Adenosine triphosphate triphosphate

BC Biotin carboxylase Tam hoạt động biotin

carboxylase

oe Protein van chuyén

BCCP Biotin carboxyl carrier protein or

FL Fuzzy logic Logic mờ

GA Genetic algorithm Giải thuật di truyền

GA-LR Genetic algorithm - linear regression Giải thuật di truyền ket

hợp hồi quy tuyến tính

Orbital lắp đầy cao

HOMO Highest occupied molecular orbital nhất

ICso Half maximal inhibitory Nong độ ức chế 50%

concentration

LUMO Least unoccupied molecular orbital | Orbital trống thấp nhất

MD Molecular dynamics Động lực hoc phan tử

MetS Metabolic syndrome Hội chứng chuyên hóa

MLR Multiple linear regression Hỏi quy tuyên tính đa

biên

QM/MM Quantum mechanics / Molecular Co hoc lượng tử / Cơ

mechanics hoc phan tu

- " Mối quan hệ định

QSAR Quantitative structure - activity lượng cấu trúc - hoạt

relationship

tinh

DANH MỤC BANG

Bang 1.1 Đặc điểm cau trúc ACC [ - ¿5£ E+SE+EESEEEEE2EE2E12112112171 2121211 ce 6

Bảng 1.2 Đặc điểm cấu trúc ACC2 ¿-2¿22¿©2++2++2ES22EE22E12231271E221211221.22x re, 8

Bảng 2.1 Nhóm 21 hop chat ức chế trên ACC1 với log(ICso) thực nghiệm 21

Bảng 2.2 Nhóm 29 hợp chất ức chế trên ACC2 với log(ICso) thực nghiệm 23

Bang 3.1 Giá trị năng lượng gắn kết BE và log(ICso) thực nghiệm của ligand trên

(000 0.0092 Ề 56

Bang 3.2 Các tâm gắn kết axit amin tương ứng với 21 ligand trên ACCI 59

Bảng 3.3 Các tâm gắn kết axit amin tương ứng với 29 ligand trên ACC2 60

Bảng 3.4 Giá trị năng lượng thu được từ phương pháp ONIOM QM/MM tương ứng

với các ligand gắn kết trên các tâm hoạt động chính thuộc ACC1 và ACC2 63

Bảng 3.5 10 thông số cấu trúc có tương quan thống kê với hoạt tính 69

Bảng 3.6 Dữ liệu trọng số IWI cho mỗi thông số cau trúc theo thứ tự giảm dan 70

Bang 3.7 Mô hình hệ mờ lai hóa mạng nơron cho ACC1 bằng phương pháp cơ hoc

Turon ttt PM 6 71

Bang 3.8 Mô hình hệ mờ lai hóa mạng noron cho ACC2 bằng phương pháp cơ học

Tung tt DET - 73

Bảng 3.9 Các khoảng giá trị tối ưu của từng biến cấu trúc ở ACCI 81

Bảng 3.10 Các khoảng giá trị tối ưu của từng biến cấu trúc ở ACC2 - 82

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Phân vùng cấu trúc trên ACCI -¿-¿2¿ ++2++++++z++zxvrxezxeerxerxees 5

Hình 1.2 Mô hình cấu trúc ACC1 (2YL2) thuộc chuỗi axit amin 78-617 (hình A) và

(4AS]) thuộc chuỗi axit amin 1493-2260 (hình B) ¿2 2x +k+E+x£EeEeEeEererrs 5

Hình 1.3 Phân vùng cấu trúc trên ACC2 -:- 2 E+SE+E£+E£E£EEeEEEEEEEESEErrxrrsrei 7

Hình 1.4 Mô hình cấu trúc ACC2 (3JRX) thuộc chuỗi axit amin 217-775 (hình A)

và (3FF6) thuộc chuỗi axit amin 1693-2450 (hình B)) - - s2 2 s+s+x+x+x£E+xexeẻ 7

Hình 1.5 Cau trúc các chất ức chế ACC nắm men được đề fd 11

Hình 1.6 Tương tac giữa CP-640186 với tâm hoạt động carboxyltransferase ở nắm

0) tddtitititiỔỎtiiỎỔỐỔỞỐỔỒỖỒ 12

Hình 1.7 Tương tác giữa soraphen A với tâm hoạt động biotin carboxylase ở nắm

MCN LG Q QC Q55 101K 1050k kkkEEEED 13

Hình 1.8 Tương tác giữa haloxyfop và diclofop với tâm hoạt động carboxyl

transferase của ACC nắm men - 2 2® E+SE2E£EE£EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEkrrkrrkrrex 14

Hình 1.9 Cấu trúc các chất ức chế được Taisho đề TIEÏ 2.5525 S + ssseseeers 16

Hình 1.10 Cấu trúc các chất ức chế được Sanofi-Aventis đề nghị 16

Hình 1.11 Cau trúc các chat ức chế được AstraZeneca dé nghị 16

Hình 1.12 Cau trúc các chất ức chế duoc Takeda dé NDA - sec 17

Hình 1.13a Cấu trúc các chat ức chế spirochromanone được Pfizer đề nghi 17

Hình 1.13b Cấu trúc các chất ức chế spirocyclic salicylamide và spirolactam 17

Hình 1.14 Cấu trúc các chất ức chế được Boehringer Ingelheim dé nghị 18

Hình 1.15 Cấu trúc các chất ức chế được Haselkorn đề nghỊ c-<css<xscxs 18

Hình 1.16 Cau trúc các chất ức chế thienopyrimidine được Nimbus đề nghị 18

Hình 1.17 Cau trúc các chất ức chế oxadiazole được Amgen đề nghị 18

Hình 2.1 Tóm lược phần mềm, phương pháp và nội dung tính toán của luận án 20

Hình 2.2 Các trường hợp tương quan gitta Y Va XX -ccSc se sssseerrsrrres 31

Hình 2.3 So sánh giữa noron sinh hoc va nơron nhân tao 5 «+ << <+++ 33

Hình 2.4 So sánh giữa tập mờ và tập xác định cổ điền -2- ¿25+ ©5+c+2 35

Hình 2.5 Cấu trúc mô hình logic mờ ¿2£ + E+EE2EE2E£2+E££E+EerEerxerxerszxez 35

Hình 2.6 Biểu đồ biéu diễn mức độ va xu hướng ảnh hưởng của tập dữ liệu đầu vào

in) dit GU in 7a 36

Hình 2.7 Biéu diễn các quy luật mệnh đề điều kiện trong mô hình logic mờ 37

Hình 2.8 Các bước cơ bản xây dựng QSAR - HH Hy 39

Hình 2.9 Biéu đồ docking phân tử ligand trên profein - 2 + s2 s+zs2 5+2 44

Hình 2.10 Phân tử nhỏ gắn kết vào túi thụ thé protein - 5-52 5+2 5s2 45

Hình 2.11 Các túi/ hốc trên thụ thé gan kết với ligand -2- 2 cszsz=sz 46

Hình 2.12 Sơ đồ các thuật toán tìm kiếm ¿- ¿+ ©+£+++2z++tx+vrxezrxrrrxeee 47

Hình 2.13 Sơ đồ các hàm đánh giá 2 2¿©2+¿©2++2x+2cx+rxrrresree 49

Hình 3.1 Các vị trí gắn kết trên ACC1 xác định bằng Discovery Studio 51

Hình 3.2 VỊ trí tương tac cua ligand Soraphen A với các axit amin trên BC và của ligand CP640186 với các axit amin trên CT enzyme ACC2 - + <+-+2 52

Hình 3.3 Sự tương tác giữa các ligand: Soraphen A hình (A),

CP640186_A->D_ hình (B)—(E) với các phần tử axIt amin trên ACC2 54

Hình 3.4 Tương quan giữa năng lượng gan kết ligand trên ACC1 (hình A) và ACC2

(hình B) với hoạt tính thực nghiệm log(ÏC so) -. s5 55 +55 *+*++essersereees 55

Hình 3.5 Các hốc phản ứng (A—>E) trên ACC ¿- ¿©2++2c++cx++zxvszsees 57

Hình 3.6 Các hốc phản ứng (F—>I) trên ACC2 2-5252 2+E+E££EerEeEkerxrrsrree 57

Hình 3.7 Vùng gan kết thuận lợi ligand trên ACCI (hình A) và ACC2 (hình B) 58

Hình 3.8 Phức ACC1 gắn với Pfizer6 (BE = -9,30 kcal/mol) và Astra5 (BE = -6,40kcal/mol) trong môi trường CO thỂ - 2£ 5¿+2+£2EE+2E++EE+2EEEEEtEEEerxzrxerresree 63

Hình 3.9 Phức ACC2 gan voi Pfizer6 (BE = -10,90 kcal/mol) va Astral (BE = -7,27kcal/mol) trong môi trường CO thé cecceccessessessessesssessecsecsssssessessecsusssessessessseeseeseees 63

Hình 3.10 Sự thay đổi liên kết giữa ligand với các axit amin thuộc ACC1 66

Hình 3.11 Sự thay đổi liên kết giữa ligand với các axit amin thuộc ACC2 67

Hình 3.12 Tương quan giữa log(ICso) thực nghiệm và log(ICso) tính toán của mô hình sbđ0nS 0.000 76 Hình 3.13 Tương quan giữa log(ICso) thực nghiệm và log(ICso) tính toán của mô hình HYEIS trên ACC2 - - 1 SH TH HH HH HT và 76

Mở đầu

MỞ ĐẦU

Acetyl-CoA carboxylase (ACC) (EC 6.4.1.2) là một enzyme dị phân tử phụ thuộc

biotin, góp phần điều hòa quá trình sinh tổng hợp và oxy hóa axit béo [1,2] hay cânbằng nội môi năng lượng ở người [3] Đồng thời, ACC là xúc tác quan trọng của quátrình chuyên hóa carbohydrate, axit amin và lipid [4] ACC ở người có hai dạng đồngphân là ACC1 và ACC2, với vai trò và phân bố trong tế bào khác nhau ACC1 chủyếu xuất hiện ở gan và mô mỡ, xúc tác quá trình carboxyl hóa acetyl-CoA dé tạothành malonyl-CoA, tham gia vào sinh tổng hợp axit béo ACC2 có nhiều trong môtim và cơ, là enzyme có chức năng kìm hãm quá trình oxy hóa axit béo bang cách ứcchế CPTI [5] Như vậy, chức năng chính của ACC là điều hòa chuyên hóa axit béo

và nếu có những bat thường xảy ra trong cơ chế chuyền hóa, sẽ dẫn tới dư thừa axitbéo trong cơ thé và gây ra hội chứng chuyên hóa (MetS)

MetS xuất hiện phô biến trên toàn thé giới, đặc trưng bởi rối loạn lipid máu, béo bụng,gan nhiễm mỡ không do rượu, đồng thời cũng có liên quan đến kháng insulin và nguy

cơ cao mắc bệnh đái tháo đường týp 2 hay tăng huyết áp và bệnh tim mạch [6] Người

có MetS thì nguy cơ bị đột quy cao gấp 2 đến 4 lần, nguy cơ nhồi máu cơ tim cao từ

3 đến 4 lần và tỷ lệ dẫn tới tử vong cao gấp 2 lần so với người bình thường

Nhiều y văn trên thế giới (trong khoảng thời gian từ năm 2015 đến năm 2021) đãchứng minh: ức chế ACC mang lại tiềm năng trong kiểm soát quá trình sinh tổng hợpaxit béo hướng đến phát triển các giải pháp mới trong phòng ngừa — điều trị các bệnh

lý liên quan đến MetS [3,6,7] Những nghiên cứu gần đây (từ năm 2019 — 2021) cho

thấy: các chất ức chế ACC đã được nghiên cứu phát triển trong điều trị MetS, cũng

như những bệnh lý về nhiễm trùng vi sinh vật và ung thư [4,8,9] Trong đó, sự ức chếACC2 được đánh giá là giải pháp tiềm năng và có giá trị để điều trị bệnh béo phì và

đái tháo đường týp 2 [4] Ngoài ra, tác giả Jones và cộng sự (2017) đã chứng minh:

khi ức chế ACC bang cách giảm DNL và tăng tốc độ trao đôi chất tế bào, có thể ngăn

chặn sự phát triển của khối u mỡ [10] Tác giả Huang và cộng sự (2015, 2016) đãthiết kế và tổng hợp hai nhóm hợp chat mang gốc quinoline có kha năng ức chế ACC

Mở đầu

từ trung bình đến tốt, trong đó, hợp chất 7a có hoạt tính sinh học mạnh nhất ức chế

ACC1 và ACC2, với giá trị ICso tương ứng là 189 nM và 172 nM Kỹ thuật docking

đã được sử dụng dé mô phỏng sự gắn kết của hợp chất 7a vào vị trí tâm hoạt độngcủa ACC và xác định những mô hình liên kết có thê xảy ra [11, 12] Những năm tiếp

theo, nhóm tác giả đã phát trién hợp chất mới này, thiết kế thuốc dựa trên cấu trúc vớitên gọi là PP-7a, và chứng minh PP-7a có khả năng ức chế ACC trong điều trị rốiloạn chuyên hóa ở chuột [13] Song song với các công trình khoa học của nhiều tácgiả trên thế giới, tại Việt Nam, Tống Thị Thu Cúc cũng đã áp dụng kỹ thuật mô phỏngtương tác protein — ligand, kết hợp QM/MM, nghiên cứu cơ chế xúc tác phản ứng

thủy phân acetylcholine bởi acetylcholinesterase, đồng thời đánh giá ảnh hưởng của

một số chất ức chế enzyme lên phản ứng, xác định tâm phản ứng và vị trí găn kếtthuận lợi của các chất ức chế enzyme gồm: donepezil, galantamin, tacrin, neostigmin,

physostigmin và rivastigmin [14].

Hiện nay, xu hướng tiếp cận các liệu pháp điều trị trang đích thông qua kết hợp cácphương pháp hóa sinh học tính toán, nhằm điều chỉnh, can thiệp vào các tiến trình

diễn ra trong cơ thé sống, gồm hoạt động của các enzyme, đang ngày càng phát triển

Xu hướng này mở ra cơ hội tăng cường khả năng điều trị cho những bệnh nhân mắcMetS, hạn chế được nguy hiểm, rủi ro không mong muốn do việc sử dụng thuốckhông hiệu quả Trên cơ sở này, các nghiên cứu trên thế giới đều đã và đang pháttriển nhiều hợp chất có tác dụng ức chế ACCI và ACC2, dựa trên các mô hình được

xây dựng bang máy tính kết hợp với các khảo sát bằng thực nghiệm Tuy nhiên, các

mô hình này vẫn chỉ được thực hiện trên enzyme ở chuột hoặc vi khuẩn — nắm men,chưa được xây dựng tính toán trên enzyme ở người và chưa đánh giá được loại cautrúc chất ức chế nào quyết định đến hiệu quả ức chế enzyme

Với tính cấp thiết nêu trên, luận án được thực hiện với mục tiêu, đối tượng và phương

pháp nghiên cứu như sau:

Mở đầu

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Mục tiêu chính

Ứng dụng các phương pháp hóa tính toán, nghiên cứu mô hình ức chế ACC ở người

và xác định các yêu tô cau trúc ảnh hưởng đến hoạt tính ức chế ACC của các nhóm

chất ức chế, góp phần định hướng, hỗ trợ điều trị MetS với các tác nhân ức chế hiệu

quả hơn.

Mục tiêu cụ thể

1 Khảo sát các mô hình tương tác giữa ACC1 và ACC2 ở người với các nhóm

hợp chất ức chế đã có ICso thực nghiệm Xác định các tâm axit amin quantrọng, vi trí gắn kết thuận lợi, hốc phản ứng, vùng gắn kết thuận lợi trên 2

enzyme Đánh giá loại liên kết, tương tác chủ yếu giữa ligand với các phan tử

axit amin trên enzyme.

2 Khao sát mối liên hệ định lượng cấu trúc — hoạt tinh (QSAR), xác định dạng

cấu trúc/nhóm chức chủ yếu có ảnh hưởng quan trọng đến hoạt tính ức chế

enzyme.

ĐÓI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

2 nhóm đối tượng gồm:

- Nhóm enzyme ACC1 và ACC2 ở người, có cấu trúc protein được chọn lọc từ

Ngân hàng dữ liệu protein RCSB [15] 21 hợp chất ức chế ACC1 và 29 hợp

chất ức chế ACC2, đã được xác định hoạt tính ICso thực nghiệm [16], để khảo

sat tương tac enzyme — ligand.

- Nh6m 130 hợp chat có cau trúc vòng thom [17], đã được xác định hoạt tính

ICso thực nghiệm, dé khảo sát QSAR.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Kết hợp nhiều phương pháp tính toán gồm: kỹ thuật protein docking kết hợp mô

phỏng động lực học phân tử, khảo sát mô hình hóa cơ học lượng tử — cơ học phân tử (QM/MM) và khảo sát QSAR.

axit béo, đồng thời có vai trò là chất ức chế quá trình B-oxy hóa [1].

Cấu trúc protein của ACC gồm 3 vùng hoạt động: biotin carboxylase (BC), proteinvận chuyển biotin carboxyl (BCCP) và carboxy] transferase (CT) [18]

ACC ở người gồm 2 đồng phân là ACC1 va ACC2 ACCI có khối lượng phân tử265-kDa, phần lớn hiện diện ở gan và mô mỡ ACC2, hoạt động chính trong cơ, cókhối lượng phân tử 280-kDa, chứa nhiều hơn ACCI 114 amino axit, với đầu tận cùng

là nhóm NH2.

Cau trúc ACC1

ACCI có ở bào tương, chủ yếu hoạt động trong các mô giàu lipid như gan và mỡ

ACCI có vai trò xúc tác cho phản ứng sinh tổng hợp axit béo với cau trúc (theo thứ

tự axit amin từ 1 tới 2346) (Bảng 1.1) gồm: tâm hoạt động tai vị trí 441 (phức hop

của Arginine gắn kết với 6 đơn vị axit amin gồm: LEU365, THR345, ASN362,

PRO363, GLU137, TRP132) và các tâm gắn nucleotide, coenzyme A, kim loại [18]

(Hình 1.1) 2 mô hình cấu trúc ACCI1, sử dụng trong luận án gồm: 2YL2 và 4ASI

được mô tả trong Hình 1.2A-B.

Ving hoạt động

Tam gan nucleotide

Tam hoạt động

Tâm gan kim loại

Tâm gan coenzyme

Hình 1.2 Mô hình cấu trúc ACC1 (2YL2) thuộc chuỗi axit amin 78-617 (hình A)

và (4ASI) thuộc chuỗi axit amin 1493-2260 (hình B)

(Nguồn: Berman và cộng sự, 2000) [15]

Bảng 1.1 Đặc điểm cấu trúc ACCI

Dac điêm cau trúc

Tâm gắn kim loại

Tâm gan kim loại

Tâm gắn kim loại

Tâm gắn kim loại

Tâm hoạt động

Tâm gắn coenzyme

Tâm gắn coenzyme

Tâm gan coenzyme

Tâm gan nucleotide

Vi tri

424-424

437-437

437-437 439-439

441-441 1823-1823 2127-2127

{Arginine}

Arginine Lysine

Ligand Coenzyme A

Coenzyme A Coenzyme A

ATP

Cấu trúc của ACC2

ACC2 khu trú trong màng ty lạp thể, tập trung chủ yếu ở cơ xương và tim ACC2 cóvai trò kìm hãm sự oxy hóa axit béo với cấu trúc (theo thứ tự axit amin từ 1 tới 2458)(Bảng 1.2) gồm: tâm hoạt động tại vị trí 584 (phức hợp của Arginine gắn kết với 6

đơn vi axit amin gồm: GLU146, PRO373, VAL377, LEU375, GLN376, THR355) va

các tâm gan nucleotide, coenzyme A, kim loại [18,19] (Hình 1.3) 2 mô hình cau trúc

ACC2, sử dụng trong luận án gồm: 3JRX va 3FF6 được mô tả trong Hình 1.4A-B

Tâm gắn kim loại 4

Tam gan coenzyme v v

Hình 1.3 Phân vùng cấu trúc trên ACC2

(Nguồn: Berman và cộng sự, 2000) [15]

(A) (B)

Hình 1.4 Mô hình cấu trúc ACC2 (3JRX) thuộc chuỗi axit amin 217-775 (hình A)

và (3FF6) thuộc chuỗi axit amin 1693-2450 (hình B)

(Nguồn: Berman và cộng sự, 2000) [15]

Bảng 1.2 Đặc điểm cấu trúc ACC2

Chương 1: Tổng quan

Rk Số đơn Loại axit

Đặc điềm cau trúc Vị trí vị axit _ Ligand

: amin

amin

Tam gan kim loai 567-567 1 Axit glutamic Mn?* 1

Tam gan kim loai 580-580 1 Axit glutamic }Mn?* 1

Tam gan kim loai 580-580 1 Axit glutamic Mn?*2

Tam gan kim loai 582-582 1 Axit aspartic Mn?* 2

Tâm hoạt động 584-584 7 {Arginine} Ligand

Tâm gắn coenzyme 1934-1934 1 Arginine Coenzyme A

Tâm gắn coenzyme 2238-2238 1 Lysine Coenzyme A

Tâm gắn coenzyme 2240-2240 1 Arginine Coenzyme A

Tâm gan nucleotide 458-463 6 Glycine, ATP

Lysine

1.1.2 Hội chứng chuyển hóa

MetS là một vấn đề sức khỏe toàn cầu, được đặc trưng bởi một nhóm các rỗi loạnchuyển hóa cơ tim mãn tính, có liên quan đến khả năng mắc các bệnh tim mạch vàđái tháo đường týp 2 [20] Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), mỗi năm, MetS gây

ra 1,9 triệu ca tử vong ở các nước có thu nhập thấp và trung bình [21] Ở Nam Phi, tỷ

lệ hiện mắc bệnh MetS là 21,8%; với 15,6% là nam và 24,8% là nữ [22] Tỷ lệ cóMetS ước tính gần 30% ở thanh thiếu niên với bệnh béo phì và từ các nghiên cứu chothấy MetS ở trẻ em sẽ làm tăng nguy cơ mắc các bệnh tim mạch và đái tháo đường

typ 2 [23, 24].

MetS có nhiều định nghĩa và thường đánh gia dựa trên chi số béo phì [25] qua số do

vòng eo, nhưng chỉ 86 nay thay déi theo giới tính, dân tộc, khu vực, dan số và độ tuổi

[20-22, 25] Chân đoán MetS được sử dụng phổ biến là khi vòng eo > 94 em đối với

nam, và > 80 em đôi với nữ, cùng với các yêu tô nguy cơ khác như tăng huyêt áp, rôi

Chương 1: Tổng quan

loạn lipid máu và đái tháo đường týp 2 [20] Đây là hội chứng khá phổ biến ở các

nước đang phát triển, với nguyên nhân là do thói quen lười vận động dẫn tới dư thừa

năng lượng và xuất hiện tình trạng béo phì So với người bình thường, người có MetS

sé có các nguy cơ [2,6]:

- Dai tháo đường typ 2 tăng gấp 5 lần,

- Phat triển các bệnh tim mạch tăng gap 2 lần trong vòng 5 đến 10 năm,

- Đột quy cao gấp 2-4 lần,

- _ Nhỏi máu cơ tim cao gấp 3-4 lần,

- Tur vong cao gấp 2 lần (không bao gồm bệnh sử tim mach đã có)

MetS có cơ chế bệnh sinh phức tạp, gồm nhiều nguyên nhân có liên quan với nhau

như béo phì, rồi loạn hoạt động của mô mỡ và tình trạng kháng Insulin, bên cạnh một

số yếu tô độc lập khác phải kể đến là: bệnh lý phân tử ở gen, bệnh lý mạch máu, bệnh

có nguồn gốc miễn dịch, v.v Ngoài ra, sự kết hợp của các yếu tô như tudi, cơ địa dễ

viêm nhiễm hay sự thay đổi nồng độ hormone đều có ảnh hưởng đến sự phát triển

của bệnh.

1.1.3 Vai trò ACC trong điều trị trúng đích MetS

ACC với 2 đồng phân ACCI và ACC2, có vai trò xúc tác sự sinh tong hợp CoA, tác chất cho quá trình hình thành và kìm hãm quá trình oxy hóa axit béo [1]

malonyl-Trong bào tương, malonyl-CoA tham gia tổng hợp palmitic, sau đó tiếp tục chuyên

hóa thành triglyceride và chất béo có tỷ trọng rất thấp (VLDL) Trong màng ty lạp

thé, malonyl-CoA có tác dụng ức chế CPT1, kim hãm quá trình B-oxy hóa axit béo.Như vậy, các rồi loạn chuyền hóa axit béo xảy ra đều có liên quan tới ACC1 và ACC2,

bên cạnh đó, sự dư thừa axit béo trong cơ thể sẽ gây ra MetS Cả hai enzyme này đã

được nhiều nghiên cứu chứng minh là mục tiêu quan trọng trong điều trị trúng đíchMetS, dựa trên 2 cơ chế gồm: ức chế ACCI - kìm hãm sự sinh tông hợp axit béo và

ức chế ACC2 - thúc đây quá trình oxy hóa axit béo [3,6,7]

Chương 1: Tổng quan

1.2 Tổng quan về một số chất ức chế ACC đã được nghiên cứu thực

nghiệm và tính toán trên động vật, vi khuẩn, nắm men

Tác giả Harwood và cộng sự [26] đã báo cáo thí nghiệm trên chuột với các chất ứcchế ACC chọn lọc và không chọn lọc:

- _ Thí nghiệm sử dụng chuỗi axit béo tổng hợp làm chat ức chế, điển hình là axit

5-(tetradecyloxy)-2-furancarboxylic (TOFA — Hình 1.5) Ở môi trường nộibào, TOFA bị biến đổi thành dang acyl-CoA thioester ức chế hoạt động ACC,giảm sinh tổng hợp axit béo, giảm lượng cholesterol và triglyceride huyết

tương ở chuột Hamster và khi Rhesus.

- Thi nghiệm với chất ức chế không chọn lọc: CP-640186 (Pfizer — Hình 1.5),

có tác dung kim hãm phản ứng dịch chuyên nhóm carboxyl, vừa giảm sự sinhtổng hợp axit béo, vừa giảm nồng độ malonyl-CoA trong tế bào gan, đồng thờităng toàn bộ quá trình oxy hóa axit béo trong cơ thê

Bên cạnh đó, một số nghiên cứu còn báo cáo mô hình chất ức chế ACC thực hiện trênnam men [16,27] Các chất ức chế này có cau trúc đa dạng và phức tạp, điển hình là:dẫn xuất bipiperidylcarboxamides, polyketide (soraphen A), aryloxyphenoxy -

propionate (haloxyfop), cyclohexanedione (sethoxydim), chuỗi axit béo acyl-CoA

tong hợp (TOFA, MEDICA 16, ESP-55016, S2E), chất ức chế cạnh tranh cơ chất(CABI-CoA), acylsulfonamides cùng các dẫn xuất có liên quan Cơ chế ức chế ACCnắm men của một số nhóm chất ké trên có tính chon lọc hay không chọn lọc hiện vẫn

chưa được làm sáng tỏ Tuy nhiên, nhờ các nghiên cứu về động học enzyme trong và

ngoài cơ thé, cho phép đưa ra một vài nhận định về phương thức tương tác giữa chất

ức chê với enzyme theo từng nhóm câu trúc cụ thê.

10

Hình 1.5 Cấu trúc các chat ức chế ACC nam men được dé nghị

Dan xuất bipiperidylcarboxamides

CP-640186 thuộc nhóm các bipiperidylcarboxamides là loại chất ức chế không chọn

lọc Ở nam men, CP-640186 tương tác với tâm hoạt động carboxyltransferase (Hình1.6), che chắn vị trí xảy ra phản ứng dịch chuyển nhóm carboxyl, đồng thời tương tác

1 phần với tâm gắn kết ATP của chuỗi biotin carboxylase, giảm lượng axit béo tổnghợp, thúc day quá trình oxy hóa axit béo nội bao [16]

11

Dựa theo các nghiên cứu của Hoffmann-LaRoche, soraphen A (Hình 1.5) thuộc

nhóm polyketide, có tác dụng ức chế không chọn lọc ACC trên động vật có vú, vàkích thích quá trình oxy hóa axit béo nội bào Ở nắm men, Shen và đồng nghiệp đã

mô tả tương tác giữa soraphen A với tâm hoạt động biotin carboxylase (Hình 1.7) tại

vi trí cách tâm gan két ATP 25 A [16]

12

Chương 1: Tổng quan

Hình 1.7 Tương tác giữa soraphen A với tâm hoạt động biotin carboxylase

ở nắm men(Nguồn: Matthew và cộng sự, 2014) [16]

Aryloxyphenoxypropionate và cyclohexanedione

Aryloxyphenoxypropionate và cyclohexanedione là nhóm chất ức chế có tác dụngkìm hãm phản ứng dịch chuyên carboxyl trên ACC của thực vật một lá mầm Tuynhiên các nghiên cứu đã cho thấy một số dẫn xuất của aryloxyphenoxypropionate vàcyclohexanedione cũng có khả năng ức chế không chon lọc ACC trên nam men và

chuột [16].

13

Chương 1: Tổng quan

Zhang và đồng nghiệp đã thực hiện đồng kết tinh các hợp chất này (Haloxyfop,diclofop) với tâm hoạt động carboxyltransferase của ACC nắm men (Hình 1.8) Kết

qua cho thấy có sự gan kết xảy ra tại vị trí lân cận nhóm sulfhydryl của coenzyme A

Hình 1.8 Tương tác giữa haloxyfop và diclofop với tâm hoạt động

carboxyltransferase cua ACC nam men

(Nguon: Matthew và cộng sự, 2014) [16]

Chuỗi axit béo acyl-CoA tổng hợp (TOFA, MEDICA 16, ESP-55016, S2E)

Ở môi trường nội bao, các axit béo tổng hợp (TOFA, MEDICA 16, ESP-55016, S2E)được biến đổi thành dang acyl-CoA thioester, ức chế tâm hoạt độngcarboxyltransferase trên ACC Tuy nhiên, nhóm chất ức chế này có tính đặc hiệu

14

Chương 1: Tổng quan

không cao do có khả năng gây ức chế đối với các enzyme khác cũng có cấu trúc

acyl-CoA [27].

Chất ức chế cạnh tranh cơ chất (CABI-CoA)

Waldrop và cộng sự đã điều chế nhóm chất ức chế ACC ở vi khuẩn băng cách tạoliên kết cộng hóa trị giữa coenzyme A va biotin thông qua cầu nối acyl giữa thiol củaCoA và 1’-N của biotin Mô hình chất ức chế cạnh tranh này, điển hình là dẫn xuấtchloroacetylate biotin (CABI), được biến đổi thành dạng CoA thioester trong môi

trường nội bào, có tác dụng ức chế cạnh tranh sự hình thành malonyl-CoA ở động vật

có vú [27].

Dân xuất acylsulfonamides

Fujirubio và Ajinomoto nghiên cứu các dẫn xuất acylsulfonamide (Hình 1.5) có khả

năng ức chế hoạt tính ACC trong khoảng nồng độ 10 — 100 uM [27]

Bên cạnh các nhóm chất ức chế kể trên, nhiều nghiên cứu của Taisho (Hình 1.9),

Sanofi-Aventis (Hình 1.10), AstraZeneca (Hình 1.11), Takeda (Hình 1.12), Pfizer

(Hinh 1.13a-b), Boehringer Ingelheim (Hinh 1.14), Haselkorn (Hinh 1.15), Nimbus

(Hình 1.16), Amgen (Hình 1.17) thực hiện trên nắm men và chuột đã dan ra một số

cấu trúc chất ức chế khác có tác dụng ức chế không chọn loc ACC1 và ACC2, đồngthời gắn kết được với cả 2 tâm hoạt động CT và BC [16]

15

Hình 1.14 Cấu trúc các chất ức chế được Boehringer Ingelheim đề nghị [16]

Hình 1.15 Cấu trúc các chất ức chế được Haselkorn đề nghị [16]

Chương 1: Tổng quan

Đánh giá các kết quả nghiên cứu trên thế giới đã thực hiện

Nhìn chung, các nghiên cứu trên thế giới đã tập trung phát triển nhiều hợp chất ứcchế ACC và đạt được một số thành công đáng kề như sau:

Thực hiện các thí nghiệm chứng minh sự ức chế có tính chọn lọc hay không

chọn lọc ACC1 và ACC2 có tác động tích cực tới việc ngăn chặn MetS, thúc

day quá trình oxy hóa axit béo, giảm hàm lượng chất béo trong tế bao gan

Thiết lập các mô hình tâm gắn kết protein — ligand trên ACC, chủ yếu gồm 2

vùng hoạt động BC và CT và xác định được vai trò ảnh hưởng của các nhóm:

C=O, amine, OH và liên kết hydrogen giữa ligand với các phan tử axit amin

trên enzyme của một sô loài vi khuân và nâm men.

Bên cạnh một sô thành công nhât định của các nghiên cứu nêu trên, luận án sẽ tập

trung làm sáng tỏ và bô sung các khiêm khuyêt vê mô hình ức chê ACC ở người cụ

thể:

Mở rộng khảo sát các mô hình tương tác giữa ACC1 và ACC2 ở người, gồm

3 vùng hoạt động BC, BCCP và CT, với các nhóm hợp chất ức chế đã được

khảo sát ICso thực nghiệm Xác định các tâm axit amin quan trọng, vi trí gắn

kết thuận lợi, hốc phản ứng, vùng gắn kết thuận lợi trên 2 enzyme Đánh giáloại liên kết, tương tác chủ yếu giữa ligand với các phần tử axit amin trên

enzyme, dạng cấu trúc/nhóm chức chủ yếu trên ligand có ảnh hưởng quan

trọng đến hoạt tính ức chế enzyme.

Kết hợp khảo sát QSAR dựa trên dữ liệu các nhóm chất ức chế đã biết hoạttinh ức chế thực nghiệm ICso, đánh giá các yếu tô cấu trúc anh hưởng đến hoạttính ức chế ACC1 và ACC2

19

Chương 2: Thực nghiệm tính todn

CHƯƠNG 2

THUC NGHIEM TÍNH TOÁN

Tóm lược các phần mềm sử dụng, phương pháp và nội dung thực hiện tính toán như

sau:

Autodock/ Autodock vina: Dock cứng các ligand

lên 4 câu trúc pdb của 2 enzyme: 2YL2, 4ASI, „ ` 3FF6, 4JRX Ket luận ve:

Raccoon: Sang lọc các ligand, nhận tham

sô đâu vào từ Autodock.

Cygwin Terminal: Hỗ trợ sàng lọc các

ligand, nhân tham sô đâu vào từ utodock vina.

Discovery Studio 2017 R2 client: Xác định

các tâm gan két trên 2 enzyme, và loại liên kêt hiện diện trên phức hợp enzyme - ligand.

Hình 2.1 Tóm lược phần mềm, phương pháp và nội dung tính toán của luận án

2.1 Đối tượng

Luận án thực hiện tính toán trên hai nhóm đối tượng gồm:

Nhóm 1

Hai cấu trúc: ACC1 (dữ liệu cấu trúc pdb: 2YL2 — 4ASI) và ACC2 (dữ liệu cấu trúc

pdb: 3FF6 — 3JRX) ở người được chon lọc từ Ngân hàng dữ liệu protein RCSB [15].

21 hợp chất ức chế ACC1 (Bang 2.1) và 29 hợp chat ức chế ACC2 (Bảng 2.2), đã

được xác định hoạt tính ICso thực nghiệm [16].

20

Chương 2: Thực nghiệm tính todn

Bảng 2.1 Nhóm 21 hợp chat ức chế trên ACC1 với log(ICso) thực nghiệm

Chương 2: Thực nghiệm tính todn

Cấu trúc log (ICs0)

Chương 2: Thực nghiệm tính todn

Bảng 2.2 Nhóm 29 hợp chat ức chế trên ACC2 với log(ICso) thực nghiệm

Hợp chất Cấu trúc log ICso) — Hợp chất Cấu trúc log (ICz)

SỐ yh her Pat een

TaishoS ate 1,98 Takeda6 ayy OM 0,69

Chương 2: Thực nghiệm tính toán

Nhóm 2

130 hợp chất hương phương đề xây dựng mô hình QSAR, được chọn từ nguồn cơ sở

dữ liệu mở của Đại hoc California — San Diego [17], có hoạt tính ức chế enzyme đãđược xác định bang thực nghiệm (Phu lục 1 — Bang A)

Bao gôm các bước như sau:

Bước 1: Xây dựng mô hình - tối ưu hóa cấu trúc các hợp chất bang 2 phương pháp

cơ học lượng tử: bán kinh nghiệm PM3 va phiếm hàm mật độ DFT, mức lýthuyết B3LYP/6-31G(d,p) bằng phần mềm Gaussian 09w

Bước 2: Xác định các vị trí gắn kết (hốc phản ứng) ban đầu trên ACCI (dữ liệu cầu

trúc pdb: 2YL2 — 4ASI) sử dụng phần mềm Discovery Studio Visualizer

2017 R2 client, dựa vào hình dạng protein và các bộ dữ liệu của nhiễu xạ tia

X, phố NMR có sẵn trong thư viện [30], kết hợp với kỹ thuật docking — sànglọc ảo các hợp chất tương ứng 4 phương pháp khác nhau gồm: 3 phương pháp

trong Autodock [28] (gia nhiệt mô phỏng (simulated annealing), thuật giải di

truyền (genetic algorithm) và thuật giải di truyền Lamarckian (LamarckianGA)) và phương pháp docking trên cơ sở hàm tính điểm lai hóa (hybrid

scoring function) trong Autodock vina [29].

Bước 3: Xác định các vị trí gắn kết (hốc phan ứng) ban đầu trên ACC2 (dit liệu cấu

trúc pdb: 3FF6 — 4JRX) dựa trên 5 vị trí có san từ phương pháp nhiễu xa tia

25

Chương 2: Thực nghiệm tính toán

X trên Ngân hàng dữ liệu protein RCSB, kết hợp với kỹ thuật docking — sàng

lọc ảo các hợp chất tương ứng 4 phương pháp trong Autodock — Autodock

vina.

- Sử dụng Raccoon chạy sàng lọc ảo các cau trúc hợp chất bằng cách tiếp

nhận tham số từ Autodock Thẻ tích lưới docking được xác định bang

2 phương pháp: trên mỗi vi trí tác kích ligand chọn trước (bao gồm các

vị trí ban đầu được xác định bằng Discovery Studio) và thể tích lướiphủ toàn bộ cấu trúc enzyme

- Sw dụng Cygwin terminal hỗ trợ sàng lọc các cau trúc hợp chất bằng

cách tiếp nhận tham số từ Autodock vina gồm: dữ liệu cấu trúc pdbqtcủa enzyme, dữ liệu cau trúc pdbqt của ligand và thé tích lưới docking

được xác định trên mỗi vị trí tác kích ligand chọn trước (bao gồm các

vị trí ban đầu được xác định bằng Discovery Studio)

Bước 4: Xác định các vị trí găn kết thuận lợi của ligand trên enzyme, từ các vị trí gắn

kết ban đầu đã xác định ở bước 2 và 3, bang cách: sử dụng phần mềm

R-console 3.4.2 [3 1] với tính toán vòng lặp vô hạn có điều kiện dừng (r>0,85),

tìm kiếm các vị trí tại đó năng lượng gắn kết giữa ligand và enzyme có sựtương quan mật thiết nhất với logqCso) thực nghiệm Sử dung DiscoveryStudio mô phỏng tương tác và xác định liên kết giữa enzyme và ligand

Bước 5: Đề đánh giá sự thay đổi về mặt cấu dạng gắn kết, loại liên kết trong phức

hợp enzyme — ligand khi đặt trong môi trường mô phỏng nhiệt độ cơ thể

người (t°C = 37°C), luận án tiễn hành khảo sát động lực học phân tử enzyme

sử dụng mô hình lồng dung môi nước TIP3P bằng phần mềm Chimera 1.12

[32] trong 2 trường hợp:

- Cac enzyme gắn với ligand tương ứng có hoạt tính ức chế cao nhất (ACCI

gắn với Pfizer6; ACC2 gắn với Pfizer6) và thấp nhất (ACC1 gắn vớiAstra5; ACC2 gan voi Astral)

26

Chương 2: Thực nghiệm tính toán

- ACC2 gắn với các ligand CP640186 (CP640186 A, CP640186 B,

CP640186 C, CP640186 D) va ligand Soraphen A Từ đó, khảo sát loại

liên kết giữa các cấu dang trung bình của ACC2 gắn tương ứng với mỗiligand (Phụ lục 2 — Hình A,B) bằng Discovery Studio

Bước 6: Đề đánh giá về mặt tương tác điện tử, luận án tiễn hành khảo sát QM

(PM3)/MM (UFF) trên một số phức hop enzyme — ligand bằng phương phápONIOM, với vùng quét QM (PM3) bao gồm ligand tạo liên kết với các axit

amin thuộc enzyme và vùng quét MM (UFF) là các axit amin còn lại (khoảng

cách quét là 5Ä) bằng Gaussian 09w Sử dụng Discovery Studio, đánh giá

tương tác và loại liên kết trong phức hợp enzyme — ligand

2.2.2 Xây dựng mô hình QSAR

Dé kết luận về các yếu tố cấu trúc ảnh hưởng đến hoạt tính ức chế ACC1 và ACC2,luận án tiến hành xây dựng mô hình QSAR với cơ sở dữ liệu gồm 130 hợp chất ức

chế hương phương đã biết hoạt tính ức chế thực nghiệm log(ICso) ở người Tiến trình

thực hiện gôm các bước như sau:

Bước 1: Xây dựng mô hình - tối ưu hóa cấu trúc các hợp chat bằng 2 phương pháp

cơ học lượng tử: bán kinh nghiệm PM3 và phiém hàm mật độ DFT (mức lý

thuyết B3LYP/6-31G(d,p)) bang phần mềm Hyperchem 8.0.10 [33] và

Gaussian 09w.

Bước 2: Thực hiện tinh toán 17 thông số cấu trúc hóa lượng tử bằng Hyperchem

8.0.10 gồm: diện tích bề mặt trung bình, diện tích bề mặt toàn phan, thé tích,

năng lượng hydrat hóa, hệ số phân bố giữa octan và nước của hóa chat, chỉ

số khúc xạ, hệ số phân cực, khối lượng phân tử, năng lượng orbital biên

Lumo, năng lượng orbital biên Homo, chênh lệch năng lượng giữa các orbital

biên, năng lượng tổng cộng, năng lượng gắn kết, sinh nhiệt, năng lượng

electron, năng lượng core — core và moment tổng cộng Tính toán 16018

27