Tổng quan về farnesyltransferase và các chất ức chế farnesyltransferase

BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI PHẠM THỊ THU TRANG TỔNG QUAN VỀ FARNESYLTRANSFERASE VÀ CÁC CHẤT ỨC CHẾ FARNESYLTRANSFERASE KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƢỢC SỸ HÀ NỘI – 2013 BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI PHẠM THỊ THU TRANG TỔNG QUAN VỀ FARNESYLTRANSFERASE VÀ CÁC CHẤT ỨC CHẾ FARNESYLTRANSFERASE KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƢỢC SỸ Ngƣời hƣớng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Hải Nam Nơi thực hiện: Bộ môn Hóa dƣợc Hà Nội – 2013 LỜI CẢM ƠN Nhân dịp hoàn thành cuốn khóa luận này, cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng tới những người đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến PGS. TS. Nguyễn Hải Nam cùng các thầy cô giáo trong bộ môn hóa dược đã tận tình giúp đỡ chỉ bảo, hướng dẫn, giảng dạy cho tôi nhiều kiến thức quý báu trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện đề tài. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn các thầy cô trong Ban giám hiệu, Phòng Đào tạo và các thầy cô giáo trường Đại học Dược Hà Nội đã dạy dỗ và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập tại trường. Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè đã luôn chia sẻ, động viên, giúp đỡ tôi trong học tập và trong cuộc sống. Hà nội, ngày 20 tháng 5 năm 2012 Phạm Thị Thu Trang MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ĐẶT VẤN ĐỀ 1 Chƣơng 1: RAS VÀ FARNESYLTRANSFERASE 3 1.1. Protein RAS 3 1.1.1. Cấu trúc của protein Ras 3 1.1.2. Hoạt động của protein Ras 4 1.1.3. Đột biến Ras 7 1.2. Farnesyltransferase 8 1.2.1. Cấu trúc của Ftase 9 1.2.1.1 . Cấu trúc của nhóm Farnesyl 9 1.2.1.2. Cấu trúc của Farnesyltransferase 9 1.2.2. Vai trò của Farnesyltransferase 10 Chƣơng 2: MỘT SỐ CHẤT ỨC CHẾ FARNESYLTRANSFERASE 12 2.1. Các chất ức chế farnesyltransferase-triển vọng trong nghiên cứu thuốc điều trị ung thƣ 12 2.2. Cơ sở thiết kế các chất ức chế farnesyltransferase 14 2.3. Phân loại 14 2.3.1. Các FTI có cấu trúc tương tự với FDP 15 2.3.2. Các chất cạnh tranh với CAAX 16 2.3.3. Các FTI tương tự lưỡng cơ chất (bisubtrate) 18 2.3.4. Các FTI khác 19 2.4. Các FTI cụ thể 20 2.4.1. R-115777 20 2.4.1.1. Cấu tạo hóa học 20 2.4.1.2. Nguồn gốc, thiết kế, quá trình nghiên cứu phát triển 20 2.4.1.3. Sơ đồ tổng hợp 24 2.4.1.4. Tác dụng dược lý 25 2.4.2. Sch66336 28 2.4.2.1. Cấu tạo hóa học 28 2.4.2.2. Nguồn gốc, thiết kết, quá trình nghiên cứu phát triển 29 2.4.2.3. Sơ đồ tổng hợp 31 2.4.2.4. Tác dụng dược lý 32 2.4.2.5. Biến đổi Sch6633336 35 2.4.3. L-778,123 35 2.4.3.1. Cấu tạo hóa học 36 2.4.3.2. Nguồn gốc, thiết kế, quá trình nghiên cứu phát triển 36 2.4.3.3. Sơ đồ tổng hợp 36 2.4.3.4. Tác dụng dược lý 37 2.4.4. BMS-214662 39 2.4.4.1. Cấu tạo hóa học 39 2.4.4.2. Nguồn gốc, thiết kết, quá trình nghiên cứu phát triển 40 2.4.4.3. Sơ đồ tổng hợp 42 2.4.4.4. Tác dụng dược lý 42 2.4.5. Các FTI có nguồn gốc tự nhiên 46 KẾT LUẬN 50 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÚ GIẢI CÁC CHỮ VIẾT TẮT 1. ADME: absorption, distribution, metabolism, excretion - hấp thu, phân bố, chuyển hóa, thải trừ. 2. AML: acute myeloid leukemia- bệnh bạch cầu cấp dòng tủy 3. AUC: area under curve- diện tích dưới đường cong 4. DLT: độc tính liều tối đa 5. DMSO: Dimethyl sulfoxide 6. DPI: di prenyltransferase inhibitor – chất ức chế hai prenyltransferase 7. FDP: farnesyl diphosphat 8. FTase: farnesyltransferase 9. FTI: farnesyltransferase inhibitor- chất ức chế farnesyltransferase 10. GAP: GTPase-activating potein- potein hoạt hóa GTPase 11. GDP: guanine-diphosphat 12. GEF: guanine nucleotide exchange factor- yếu tố kích thích ngoại bào 13. GGTase: geranylgeranyl transferase 14. GGTI: geranylgeranyl transferase inhibitor- chất ức chế geranylgeranyl transferase 15. GTP: guanine-triphosphat 16. HOBt: 1-Hydroxybenzotriazole 17. IARC: International Agency for Research on Cancer- Tổ chức ung thư thế giới 18. IC 50 : The half maximal inhibitory concentration- Nồng độ ức chế 50% hoạt động in vitro 19. In vitro: thử nghiệm ngoài cơ thể 20. In vivo: thử nghiệm trong cơ thể 21. Ki: hệ số ức chế 22. MDS: hội chứngmyelodysplastic 23. MTD: maximum tolerated dose– liều tối đa dung nạp được 24. NSCLC: Non-small-cell lung carcinoma- ung 25. SAR: structute activity relationship- mối tương quan cấu trúc, tác dụng. DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Mối quan hệ giữa cấu trúc-tác dụng của các nhóm thế dựa trên khung là hợp chất 1 trong nghiên cứu SAR của R-115777 22 Bảng 2.2: Hiệu lực tác dụng của các đồng phân quang học của R-115777 24 Bảng 2.3: Sự tương tác của các nhóm thế C-3 và N-4 trong nghiên cứu SAR của BMS-214662 41 Bảng 2.4: Kết quả dữ liệu dược động học của BMS-214662 trên các bệnh nhân 45 Bảng 2.5: Sự chọn lọc của các FTI có nguồn góc tự nhiên với FTase và GGTase 47 Bảng 2.6: Giá trị Ki của một số FTI có nguồn gốc tự nhiên 48 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Vị trí của H-Ras trên NST 11. H-Ras ở vị trí 15.5, từ cặp base 532.241 đến cặp base 535.549 trên nhiễm sắc thể 11. 3 Hình 1.2: Vị trí của N-Ras trên NST 1. N-Ras ở vị trí 13.2, từ cặp base 115.247.084 đến cặp base 115.259.514 4 Hình 1.3: Vị trí của K-Ras trên NST 12. K-Ras ở vị trí 12.2, từ cặp base 25,358,179 đến cặp base 25,403,853 4 Hình 1.4: Sự biến đổi của Ras 5 Hình 1.5: Sự biến đổi từ dạng hoạt động sang dạng bất hoạt của Ras 6 Hình 1.6: Cấu trúc của protein Ras liên kết với GTP 6 Hình 1.7: Hoạt động của Ras 7 Hình 1.8: Sự prenyl của các protein kết thúc bằng mẩu CAAX, ER: endoplasmic reticulum (lưới nội chất). 8 Hình 1.9: Cấu trúc hóa học của farnesyl 9 Hình 1.10: Farnesyltransferase, farnesyl diphosphat trong liên kết với ion kẽm 10 Hình 1.11: Phản ứng farnesyl hoá là bước đầu tiên trong quá trình dẫn truyền tín hiệu của Ras sau phiên mã 10 Hình 1.12: Phản ứng được xúc tác bởi Farnesyltransferase 11 Hình 2.1: Các FTI cạnh tranh với FDP được tổng hợp 15 Hình 2.2: Các FTI cạnh tranh với CAAX 17 Hình 2.3: FTI có cấu trúc lưỡng cơ chất 19 Hình 2.4: Các FTI chưa rõ cơ chế tác dụng 19 Hình 2.5: Công thức cấu tạo của R115777 20 Hình 2.6: Trifluorophenylmethyl-quinolin bị chuyển thành quinolinon 21 Hình 2.7: Cấu trúc hóa học của miconazole và hợp chất 1 22 Hình 2.8: Cố định 2 nhóm clorophenyl ở vị trí A và B, thay một số nhóm thế trên khung của hợp chất 1 để tìm ra hợp chất hiệu quả nhất 23 Hình 2.9: Mối quan hệ cấu trúc- tác dụng trên khung R115777 23 Hình 2.10: Sự chọn lọc của R115777 với các prenyltransferase 24 Hình 2.11: Sơ đồ tổng hợp R115777 25 Hình 2.12: Tác dụng ức chế sự tăng trưởng tế bào ung thư tuyến tụy của tipifarnib do ức chế G1, tác dụng phụ thuộc liều sử dụng 27 Hình 2.13: Công thức cấu tạo của lonafanib 28 Hình2. 14:Sch-37370 và một số chất đã thay đổi nhóm thế 29 Hình 2.15: Cấu trúc của 2e, 2f 30 Hình 2. 16: Cấu trúc của 2g-2i và Sch66336 31 Hình 2.17: Sơ đồ tổng hợp SCH66336 32 Hình 2.18: Tác dụng của Lonafarnib và paclitaxel khi sử dụng riêng và khi kết hợp trong điều trị ung thư buồng trứng 34 Hình 2.19: Công thức cấu tạo của L-778123 35 Hình 2.20: Sơ đồ tổng hợp L-778123 36 Hình 2.21: Sự ức chế FTase trong các bệnh nhân được điều trị bằng L-778,123 38 Hình 2.22: Công thức cấu tạo của BMS-214662 39 Hình 2.23: Mô hình tương tác của các imidazolylmethyltetrahydrobenzodiazepine với Ftase 40 Hình 2.24: Sơ đồ tổng hợp BMS-214662 42 Hình 2.25: Tác dụng trên khối u khi sử dụng BMS-214662 đường uống trên các mức độ khối u HCT-116 trong mô hình chuột bị đột biến suy giảm miễn dịch mang tế bào ung thư người 43 Hình 2.26: Khả năng ức chế FTase các tế bào máu đơn nhân ngoại vi của BMS-214662 44 Hình 2.27: Nồng độ BMS-214662 trong huyết tươngkhi tiêm tĩnh mạch 46 Hình 2.28: Một số FTI 47 Hình 2.29: Sự ức chế FTase của acid chaetomellic A và chất tương tự acid zaragozic A 48 [...]... nhiên các sản phẩm tự nhiên và từ vi sinh vật bằng cách sử dụng gen của nấm men để các chất ức chế Ras thấm vào trong tế bào, dẫn đến xác định manumycin (1 FTI) từ các sản phẩm của vi sinh vật và các chất liên quan như là chất ức chế FTase [72] Một số sản phẩm tự nhiên bao gồm acid chaetomellic, acid actinoplanic A và các chất tương tự manumycin cạnh tranh với FDP, trong khi các chất ức chế khác như các. .. liên quan đến nhiều bệnh ung thư Trong những năm gần đây, các chất ức chế FTase đang trở thành các tác nhân chống ung thư đầy triển vọng Trên thế giới, đã có nhiều báo cáo về các chất ức chế FTase, tuy nhiên ở Việt Nam, vấn đề này còn khá mới mẻ Vì vậy, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài Tổng quan về farnesyltransferase và các chất ức chế farnesyltransferase với mong muốn mang lại những hiểu biết tổng. .. hợp chất đã được đưa vào thử nghiệm lâm sàng và cho kết quả hứa hẹn [62] 12 Chƣơng 2: MỘT SỐ CHẤT ỨC CHẾ FARNESYLTRANSFERASE 2.5 Các chất ức chế farnesyltransferase- triển vọng trong nghiên cứu thuốc điều trị ung thƣ Nghiên cứu trong các khối u có đột biến H-Ras cho thấy các chất ức chế farnesyltransferase ngăn chặn sự farnesyl của Ras trong các tế bào ung thư của các mô nuôi cấy [59, 74] Trong các. .. neurofibromin[79] Bởi các neurofibromin hoạt hóa Ras GTPase, các tế bào thiếu nó dẫn đến tăng mức RasGTP, có thể các chất ức chế của FTase sẽ có tác dụng điều trị các bệnh nhân neurofibromatosis loại 1 [2] 19 Hình 2.3: FTI có cấu trúc lưỡng cơ chất 2.7.4 Các FTI khác Một số FTI khác được xác định bằng cách sàng lọc một lượng lớn các sản phẩm tự nhiên hoặc từ các hợp chất ức chế FTase xúc tác sự gắn... đó các tế bào với oncogen Ras có thể nhạy cảm với FTI hơn các tế bào bình thường [50] Tuy nhiên, sự ức chế không hoàn toàn FTase sẽ tạo ra oncogen Ras làm ức chế Raf trong các tế bào khối u có đột biến Ras, trong khi hoạt tính của Raf trong các tế bào bình thường không bị ảnh hưởng 14 2.6 Cơ sở thiết kế các chất ức chế farnesyltransferase Như đã đề cập ở trên, Ras được tạo thành ở tế bào chất và để... peptidomimetic 2.7.3 Các FTI tƣơng tự lƣỡng cơ chất (bisubtrate) Phân tích cấu trúc và động học của FTase cho thấy một cơ chế tuần tự, theo đó, một enzym -FDP-CAAX đa bậc phức tạp được được hình thành trước khi xúc tác và tăng khả năng các chất tương tự lưỡng cơ chất bắt chước trạng thái chuyển đổi của enzym có thể là chất ức chế enzym vừa mạnh vừa chọn lọc Ngoài ra, các chất tương tự lưỡng cơ chất kết hợp... peptidomimetic mạnh và ổn định Một phương pháp mới hơn để phát triển các FTI peptidomimetic là xóa bỏ X trong mẩu CAAX, sau đó sửa thêm các yếu tố ở đầu tận C [17] Phương pháp này đã tạo ra các hợp chất thấm được vào các tế bào, là chất ức chế cạnh tranh thuần túy của cơ chất protein nhưng không phải cơ chất của FTase Trong nghiên cứu in vitro, các tác nhân này cũng ảnh hưởng mạnh đến các FTase ở nồng... CAAX, ER: endoplasmic reticulum (lưới nội chất) Các nghiên cứu gần đây đã được thực hiện với một lượng lớn các chất ức chế farnesyltransferase (FTI) để tìm hiểu về phổ tác dụng cũng như để hiểu rõ hơn cơ chế sinh học của chúng Kết quả cho thấy các FTI còn có tác dụng trên các khối u không phải 9 do đột biến Ras Hiện nay, cơ chế tác dụng của FTI rất phức tạp và chưa được hiểu hết [40] 1.2.1 Cấu trúc... hợp cấu trúc của FDP và tetrapeptid CAAX chọn lọc với FTase nhiều hơn so với GGTase 2000 lần và có tác động tối thiểu lên tế bào bình thường Các hợp chất này cũng ức chế tín hiệu Ras và sự phát triển của các tế bào H-Ras và K-Ras đột biến NIH-3T3 ở nồng độ thấp 0,1 µM/L, hầu hết sự farnesyl của Ras bị ức chế hoàn toàn ở liều 100 µM/L Hơn nữa, các tác nhân này cho thấy khả năng ức chế sự tăng trưởng độc... β-hydroxyphosphonic và J-104871 Các FTI có cấu trúc tương tự CAAX: BZA-5B, BZA-2B,L-731,734, L-731,735, L-739,749, L-739,787,L-739,750, L-744,832 B581, Cys-4-ABA-Met và CysAMBA-Met, FTI-276, FTI-277, B956 và dẫn xuất methyl este B1096, RPR115135 15 Các FTI lưỡng cơ chất: các chất tương tự acid phosphonic, các chất ức chế phosphonat: BMS-185878, BMS-186511 và BMS-184467, dẫn xuất acid phosphinyl và dẫn xuất . hành thực hiện đề tài Tổng quan về farnesyltransferase và các chất ức chế farnesyltransferase với mong muốn mang lại những hiểu biết tổng quát nhất về các chất ức chế farnesyltransferase. Đề. Chƣơng 2: MỘT SỐ CHẤT ỨC CHẾ FARNESYLTRANSFERASE 12 2.1. Các chất ức chế farnesyltransferase- triển vọng trong nghiên cứu thuốc điều trị ung thƣ 12 2.2. Cơ sở thiết kế các chất ức chế farnesyltransferase. BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI PHẠM THỊ THU TRANG TỔNG QUAN VỀ FARNESYLTRANSFERASE VÀ CÁC CHẤT ỨC CHẾ FARNESYLTRANSFERASE KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƢỢC SỸ HÀ NỘI – 2013