Final

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGUYỄN NGỌC LÊ NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH DOCKING VÀ 2D-QSAR TRÊN CÁC CHẤT ỨC CHẾ ENZYM KINESIN SPINDLE PROTEIN Eg5 LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC Tp Hồ Chí Minh – 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGUYỄN NGỌC LÊ NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH DOCKING VÀ 2D-QSAR TRÊN CÁC CHẤT ỨC CHẾ ENZYM KINESIN SPINDLE PROTEIN Eg5 Chuyên ngành: Công nghệ dược phẩm – Bào chế Mã số: 60 72 04 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC Thầy hướng dẫn: PGS.TS THÁI KHẮC MINH Tp Hồ Chí Minh – 2016 i MỤC LỤC MỤC LỤC .i DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH vii LỜI CẢM ƠN ix ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG – TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Ung thư 1.2 Sơ lược kinesin 1.3 Các chất có khả ức chế kinesin Eg5 1.4 Thiết kế thuốc hợp lý 10 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13 2.1 Xây dựng mơ hình 2D-QSARhồi quy tuyến tính 13 2.2 Mơ hình mơ tả phân tử docking 23 CHƯƠNG – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 28 3.1 Kết mơ hình 2D – QSAR 28 3.2 Kết mơ hình mơ tả phân tử docking 36 CHƯƠNG – BÀN LUẬN 43 4.1 Mơ hình 2D - QSAR 43 4.2 Mơ hình mơ tả phân tử docking 54 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 PHỤ LỤC PL-1 ii Luận văn Thạc sĩ – Năm học 2014 – 2016 NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH DOCKING VÀ 2D-QSAR TRÊN CÁC CHẤT ỨC CHẾ ENZYM KINESIN SPINDLE PROTEIN Eg5 Ds Nguyễn Ngọc Lê Thầy hướng dẫn: PGS TS Thái Khắc Minh Mở đầu Kinesin Eg5 (Eg5) protein có vai trị quan trọng việc phân chia tế bào bệnh ung thư Nghiên cứu mơ hình docking 2D-QSAR để tìm mối tương quan enzyme kinesin Eg5 chất ức chế Kết nghiên cứu xây dựng mơ hình định hướng sàng lọc thiết kế chất có tác dụng ức chế Eg5, có khả ứng dụng điều trị ung thư Đối tượng phương pháp nghiên cứu Mơ hình mơ tả phân tử docking xây dựng phần mềm LeadIT Mơ hình 2D-QSAR xây dựng dựa thuật tốn bình phương tối thiểu phân (PLS) với sở liệu gồm 95 chất có giá trị IC50 thu thập Mơ hình sau xây dựng ứng dụng để dự doán giá trị IC50 tập liệu ngoại Kết bàn luận Mơ hình mơ tả phân tử docking Eg5 92 chất tiến hành thực Kết cho thấy có 88 chất gắn kết thành công với protein Eg5 chất không thành công, với acid amin quan trọng Glu 116, Gly 117, Glu 118, Arg 119 Arg 221 Mơ hình 2D-QSAR xây dựng với 92 chất có giá trị R2 = 0,86; = 0,81 ; ∆ = 0,09 Ứng dụng tập ngoại thu 296 chất từ thư viện Drug Bank 2.464 chất từ thư viện ChemDiv Kết cho thấy mơ hình có khả dự đoán tốt Kết luận Trong nghiên cứu này, kết hai mơ hình sàng lọc ảo mơ hình docking mơ hình 2D-QSAR giúp cho việc sàng lọc nhanh chóng chất có hoạt tính sinh học ức chế enzym kinesin Eg5, đồng thời góp phần vào trình nghiên cứu phát triển thuốc lĩnh vực điều trị bệnh ung thư iii Astract tiếng anh iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 2D-QSAR Dimensions – QSAR Mối quan hệ định lượng cấu trúc tác dụng dựa thông số cơng thức hóa học chiều IC50 50% inhibitory concentration Nồng độ tối thiểu ức chế 50% LOO Leave – one – out Bỏ MOE Molecular Operating Environment Môi trường hoạt động phân tử PLS Partial Least Squares Bình phương tối thiểu phần QSAR Quatitative Structure Activity Mối quan hệ định lượng cấu Relationship trúc tác dụng THIQ 4-phenyltetrahydroisoquinolin RMSE Root mean square error Sai số bình phương trung bình WHO World Health Organization Tổ chức Y tế Thế giới v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1 Các chất ức chế kinesin Eg5 10 Bảng Khung cấu trúc số chất nghiên cứu 14 Bảng 2 Phương pháp xác định giá trị hoạt tính sinh học IC50 14 Bảng Ý nghĩa nhóm thơng số mơ tả phân tử 16 Bảng Mối tương quan thông số mô tả với pIC50 29 Bảng Giá trị thông số theo C, U, V, R2 30 Bảng 3 Thông số lựa chọn để xây dựng mơ hình 30 Bảng Kết mơ hình tồn tập xây dựng với thơng số lựa chọn 30 Bảng Kết loại chất gây nhiễu 31 Bảng Bảng thông số đánh giá kết khả dự đoán tập huấn luyện tập kiểm tra mơ hình 32 Bảng Kết ứng dụng mơ hình liệu thu thập từ thư viện 36 Bảng Kết re-docking 38 Bảng Các acid amin quan trọng tạo tương tác với phối tử 39 Bảng Các nhóm N cấu trúc 4-phenyltetrahydroisoquinolin 43 Bảng Ảnh hưởng nhóm vịng 4-phneyl cấu trúc 4phenyltetrahydroisoquinolin 45 Bảng Ảnh hưởng nhóm vịng aryl 4phenyltetrahydroisoquinolin 46 Bảng 4 Ảnh hưởng nhóm nhân thiophen nhánh amid 48 Bảng Ảnh hưởng nhóm nhánh amid cấu trúc có chứa khung thiophen 50 Bảng Ảnh hưởng nhóm khung thiophen 51 Bảng Điểm số docking phối tử có hoạt tính sinh học tốt (IC50 < 0,05 mM) 54 Bảng Các thuốc có điểm số docking cao IC50 dự đoán tốt sàng lọc từ thư viện Drug Bank 57 vi Bảng Cấu trúc kết docking Cloxacillin, Dicloxacillin, Oxacillin Tazobactam khoang gắn kết protein kinesin Eg5 58 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1 Tỷ lệ mắc tử vong bệnh ung thư toàn giới Hình Sự chuyển động kinesin Hình Cấu trúc chế hoạt động kinesin Hình Quy trình xây dựng mơ hình 2D-QSARhồi quy tuyến tính 13 Hình 2 Loại nhiễu phân tích thành phần PCA 19 Hình Năng lượng tối thiểu cục lượng tối thiểu phần 25 Hình Đồ thị phân bố IC50 theo số lượng hợp chất 28 Hình Đường thẳng tương quan IC50 dự đoán thực nghiệm liệu toàn tập (đã loại chất gây nhiễu) 33 Hình 3 Đường thẳng tương quan IC50 dự đoán thực nghiệm từ mơ hình phân chia đa dạng 34 Hình Đường thẳng tương quan IC50 dự đốn thực nghiệm từ mơ hình phân chia ngẫu nhiên (k = 5) 34 Hình Quy trình ứng dụng mơ hình sàng lọc ảo chất có khả ức chế kinesin Eg5 35 Hình Cấu trúc chụp nhiễu xạ tia X protein kinesin Eg5 37 Hình Cấu trúc khoang gắn kết protein kinesin Eg5 với ligand STLC 37 Hình Khoảng phân bố điểm số docking 92 chất khoang gắn kết 38 Hình Kết docking 88 chất vào protein kinesin Eg5 39 Hình 10 Tần suất tạo tương tác acid amin khoang gắn kết protein kinesin Eg5 với chất có hoạt tính ức chế 40 Hình 11 Mối tương quan điểm số docking giá trị sinh học IC50 40 Hình 12 Khoảng phân bố điểm số docking 45 cấu trúc từ Drug Bank 41 Hình 13 Công thức cấu tạo Besifloxacin 42 Hình 14 Tần suất tạo tương tác acid amin khoang gắn kết protein kinesin Eg5 với 44 chất từ Drug Bank 42 viii Hình Cấu trúc kết docking BMCL-2007-17-3652-42 khoang gắn kết protein kinesin Eg5 55 Hình Cấu trúc kết docking BMCL-2007-17-3652-51 khoang gắn kết protein kinesin Eg5 55 Hình Cấu trúc kết docking Besifloxacin khoang gắn kết protein kinesin Eg5 56 Hình 4 Cấu trúc kết docking Clocortolone khoang gắn kết protein kinesin Eg5 57