Phân tích khả năng tương tác phân tử của histone deacetylase 2 với ginenoside 20 (s) RH2 bằng tính toán mô phỏng

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI TRẦN THỊ THƠM Mã sinh viên: 1201582 PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG TƯƠNG TÁC PHÂN TỬ CỦA HISTONE DEACETYLASE VỚI GISENOSIDE 20(S)-RH2 BẰNG TÍNH TỐN MƠ PHỎNG KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI - 2017 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI TRẦN THỊ THƠM Mã sinh viên: 1201582 PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG TƯƠNG TÁC PHÂN TỬ CỦA HISTONE DEACETYLASE VỚI GISENOSIDE 20(S)-RH2 BẰNG TÍNH TỐN MƠ PHỎNG KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thị Lập TS Kim Thị Phương Oanh Nơi thực hiện: Bộ mơn Hóa sinh Viện nghiên cứu hệ gen HÀ NỘI - 2017 LỜI CẢM ƠN Lời xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Thị Lập - Bộ mơn Hóa sinh - Trường Đại học Dược Hà Nội, TS Kim Thị Phương Oanh - Viện nghiên cứu hệ gen - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, TS Lê Duy Mạnh - Viện Vật lý - Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam tận tình hướng dẫn, bảo, tạo điều kiện giúp học tập nghiên cứu để tơi hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp Tôi xin cảm ơn anh, chị Viện nghiên cứu hệ gen - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam quan tâm giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho tơi thực khóa luận thành cơng Tuy nhiên thực khóa luận tốt nghiệp thời gian ngắn, nên khóa luận khó tránh khỏi thiếu sót Tơi mong muốn nhận đóng góp, phê bình thầy bạn để khóa luận tốt nghiệp hồn chỉnh Cuối xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến bố mẹ, gia đình bạn bè đặc biệt bạn Phương Thanh Hoa, Dương Tiến Anh em Trần Thị Ngát luôn bên bên khích lệ, động viên, giúp đỡ tơi học tập sống Hà Nội, ngày 15 tháng năm 2017 Sinh viên Trần Thị Thơm MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Histon deacetylase (HDAC) 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Phân loại HDAC 1.1.3 Cấu trúc phân tử HDAC nhóm I 1.1.4 Vai trị điều hịa hoạt tính HDAC 1.2 Các chất ức chế HDAC (HDACi) 12 1.2.1 Phân loại chất ức chế HDAC (HDACi) 12 1.2.2 Tác dụng dược lý 12 1.2.3 Các chất tự nhiên có tiềm ức chế HDAC 13 1.3 Một số phương pháp sử dụng sàng lọc thiết kế thuốc 14 1.3.1 Nghiên cứu thiết kế thuốc dựa công cụ máy tính 14 1.3.2 Phương pháp mô phân tử docking 16 1.3.3 Phương pháp mô động lực học phân tử (MD) 19 CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1 Nguyên liệu 21 2.1.1 Cấu trúc protein HDAC2 21 2.1.2 Cấu trúc ginsenoside 20(s)-Rh2 22 2.2 Thiết bị 22 2.3 Nội dung nghiên cứu 23 2.4 Phương pháp nghiên cứu 23 2.4.1 Mô phân tử chương trình AutoDock Vina 23 2.4.2 Mô động lực học phân tử chương trình Gromacs 27 2.4.3 Phương pháp kiểm chứng (re-docking) 30 2.4.4 Phương pháp xác định vị trí tương tác 31 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 32 3.1 Mô tương tác phân tử phương pháp docking 32 3.1.1 Kết tính tốn lượng liên kết 32 3.1.2 Kết xác định vị trí bám SAHA HDAC2 35 3.1.3 Vị trí bám ginsenoside HDAC2 36 3.2 Mô động lực học phân tử (MD) 39 3.2.1 Kết chạy mô động lực học phân tử HDAC2 SAHA 39 3.2.2 Kết chạy mô động lực học phân tử HDAC2 ginsenoside 20(s)-Rh2 41 3.3 Dự đoán vùng tương tác 43 3.3.1 Vùng tương tác SAHA 44 3.3.2 Vùng tương tác ginsenoside 20(s)-Rh2 46 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .49 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ADN Acid desoxyribonucleic CTCL U da tế bào lympho T FDA Cục quản lý Thực phẩm Dược phẩm Mỹ (U.S Food and Drug Administration) HAT Histone acetyltransferase HDAC Histone deacetylase HDACi Các chất ức chế HDAC (Histone deacetylsae inhibitors) IL Interleukin NAD+ Nicotinamid adenine dinucleotid NMR Cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonance) MD Động lực học phân tử Molecular Dynamics RMSD Độ lệch quân phương (Root mean square deviation) SAHA Acid suberoylanilid hydroxamic TNF Yếu tố hoại tử khối u (Tumor necrosis factor) TSA Trichostatin A VPA Acid valproic DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Trang Bảng 1.1 Phân loại, kích thước, vị trí tế bào chức sinh lý HDAC Bảng 1.2 Những thay đổi protein HDAC biểu gen liên quan ung thư Bảng 3.1 Kết lượng liên kết HDAC phối tử 32 Hình 1.1 Cấu trúc nucleosome vai trị HAT HDAC Hình 1.2 Phản ứng acetyl hóa deacetyl hóa lysin đầu tận N protein histone Hình 1.3 Cấu trúc bậc HDAC nhóm I Hình 1.4 Tương tác HDAC8 với chất ức chế TSA Hình 1.5 Sơ đồ sàng lọc thiết kế thuốc với hỗ trợ máy tính 15 Hình 1.6 Docking phối tử vào protein 16 Hình 1.7 Các chương trình docking phân tử tỷ lệ sử dụng nghiên cứu 19 Hình 2.1 Cấu trúc bậc HDAC2 21 Hình 2.2 Cấu trúc hóa học ginsenoside 20(s)-Rh2 22 Hình 2.3 Minh họa đặc điểm đồ lưới 24 Hình 2.4 Sơ đồ thực mô docking 26 Hình 2.5 Sơ đồ quy trình chạy mơ động lực học phân tử 28 Hình 3.1 Mơ hình docking tốt SAHA cấu trúc thực SAHA 35 Hình 3.2 Vị trí tương tác ginsenoside 20(s)-Rh2 với HDAC2 mơ hình 38 Hình 3.3 RMSD HDAC2 mơ hình SAHA 40 Hình 3.4 RMSD HDAC2 mơ hình Ginsenoside 20(s)-Rh2 42 Hình 3.5 Cấu trúc thực vị trí liên kết SAHA với HDAC2 sau 100 ns 45 Hình 3.6 Vị trí liên kết HDAC2 với mơ hình ginsenoside 20(s)-Rh2 sau 100 ns 47 ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, với phát triển không ngừng công nghệ thông tin, đặc biệt với xuất hệ thống siêu máy tính với tốc độ tính tốn nhanh mở hướng nghiên cứu phát triển thuốc nghiên cứu, thiết kế thuốc với hỗ trợ công cụ máy tính (computer-aided drug design) Nhờ đó, mơ phỏng, đánh giá, phân tích tương tác thuốc protein đích mức độ phân tử thơng qua phương pháp mơ máy tính Phương pháp mơ máy tính trở thành cơng cụ hỗ trợ đắc lực giúp giảm thời gian tính toán mang lại hiệu cao sàng lọc thiết kế thuốc giảm thiểu khối lượng công việc nghiên cứu thực nghiệm [36] Ung thư bệnh nan y với tỷ lệ mắc bệnh ngày cao Việc nghiên cứu, điều chế thuốc điều trị ung thư thách thức nhân loại Một số thuốc nghiên cứu có tác dụng điều hồ hoạt tính vài protein có biểu bất thường bệnh ung thư Histone deacetylase (HDAC), số loại protein vậy, quan tâm nghiên cứu kỹ Sự biểu tăng mức HDAC ghi nhận nhiều loại ung thư [45] Chính vậy, nghiên cứu phát triển chất ức chế HDAC hướng trọng điều trị ung thư Bên cạnh nghiên cứu thuốc ức chế HDAC đường tổng hợp hóa học, nhà nghiên cứu quan tâm đến hoạt chất thiên nhiên, chiết xuất từ thảo dược Trong đó, ginsenoside 20(s)-Rh2, saponin chiết xuất từ rễ thân rễ loài nhân sâm, chứng minh chất ức chế HDAC tiềm mức độ in vitro in vivo [22] Tuy nhiên chưa có cơng trình nghiên cứu sâu tương tác phân tử HDAC ginsenoside 20(s)-Rh2 sử dụng phương pháp mơ máy tính Vì vậy, nhằm làm sáng tỏ chế phân tử tương tác HDAC ginsenoside 20(s)-Rh2, tạo tiền đề cho nghiên cứu mô tương tác phân tử, góp phần cho cơng tác nghiên cứu ứng dụng khoa học máy tính nghiên cứu phát triển thuốc, tiến hành đề tài: “Phân tích khả tương tác phân tử Histone Deacetylase với ginsenoside 20(s)-Rh2 tính tốn mơ phỏng” với mục tiêu: Đánh giá khả tương tác phân tử Histone Deacetylase (HDAC2) với chất ức chế tiềm ginsenoside 20(s)-Rh2 phương pháp tính tốn mô CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Histone deacetylase (HDAC) 1.1.1 Khái niệm Trong tế bào nhân chuẩn, ADN đóng gói thành chất nhiễm sắc (chromatin), phức hợp protein-ADN có cấu trúc động tính tổ chức cao Tiểu đơn vị chromatin nucleosome Mỗi nucleosome bao gồm đoạn ADN (146 cặp nucleotide) quấn quanh lõi protein (octamer) hình đĩa histone (1 tetramer H3/H4 dimer H2A/H2B) [4], [18], [39] Các cặp protein histone có hai phần quan trọng, đầu C nằm bên lõi, đầu N nằm bên nucleosome với acid amin tận lysin Đầu N đặc biệt H3 H4 thường đích biến đổi nhiều trình phiên mã methyl hóa, phosphoryl hóa hay acetyl hóa Trong trình acetyl hóa kiểm sốt hoạt động enzym histone acetyltransferase (HAT) histone deacetylase (HDAC) [14], [22] (Hình 1.1) Hình 1.1 Cấu trúc nucleosome vai trị HAT HDAC [8] HAT nhóm enzym có chức acetyl hóa nhóm ε-NH2 lysin đầu N tận protein histone (Hình 1.2), làm điện tích dương chúng, làm yếu liên 3.2 Mô động lực học phân tử (MD) Trong mô phân tử docking, protein giữ cố định, phối tử chuyển động xung quanh bề mặt protein để tìm vị trí có lượng bám tốt Kết sau docking đưa mơ hình vị trí bám phối tử HDAC2 Tuy nhiên, mơ hình phức hợp HDAC2 phối tử liệu có bền vững hay khơng protein chuyển động Vì tiến hành mô động lực học phân tử để xác định mức độ ổn định cấu trúc phức hợp xác định trình docking Tiến hành chạy mô động lực học phân tử cho mơ hình tốt ginsenoside 20(s)-Rh2 mơ hình tốt SAHA 100 ns Giá trị RMSD protein phối tử 100 ns chạy mô động học phân tử lấy hiển thị phần mềm QtGrace 3.2.1 Kết chạy mô động lực học phân tử HDAC2 SAHA Kết chạy mô động học phân tử HDAC2 mơ hình docking tốt SAHA (Hình 3.3) cho thấy: RMSD protein liên kết với phối tử SAHA RMSD protein đơn độc nước tương đối trùng khớp nhau, dao động 3,0 Å, RMSD phối tử SAHA nhỏ, khoảng 2,0 Å Hệ bắt đầu ổn định từ khoảng 30 ns Dao động protein phối tử mơ hình nhỏ, phức hợp ổn định Thể kết chạy mơ động lực học phân tử mơ hình docking phức hợp HDAC2 SAHA hoàn toàn phù hợp lý thuyết thực nghiệm 39 Hình 3.3 RMSD HDAC2 mơ hình SAHA Tzu-Chienh Hung cộng nghiên cứu hợp chất cổ truyền trung quốc để ức chế HDAC2 người bị Alzheimer có sử dụng SAHA làm chất đối chứng [15] Nghiên cứu tiến hành docking mô động lực học phân tử 40 ns Kết cho thu đươc giá trị RMSD phức hợp nhỏ, 2.5 Å Giá trị RMSD phối tử SAHA nhỏ, 2.0 Å Elbadawi cộng nghiên cứu VPA chất ức chế tiềm Plasmodium falciparum Histone Deacetylase (PfHDAC1) [7] PfHDAC1 xây dựng sở cấu trúc HDAC2 người, tiến hành docking mô động lực học phân tử 5ns số chất ức chế HDAC có SAHA RMSD (Cα) phức hợp SAHA với PfHDAC1 khoảng 1-1.5 Å Thangapandian cộng tiến hành mô động lực học phân tử ns SAHA, PCI C16 với HDAC8, 10 11 [40] Kết thu giá trị trung bình RMSD SAHA 40 HDAC8, HDAC10 HDAC11 2.61 Å, 3.17 Å 4.30 Å HDAC8 thuộc nhóm I, có cấu trúc tương đồng với HDAC2 Mơ động lực học phân tử phương pháp đòi hỏi phải có hệ thống tính tốn hiệu cao với khối lượng tính tốn khổng lồ nên thơng thường mô tương tác hệ phức hợp khoảng thời gian ns Ở nghiên cứu trên, tiến hành mô động lực học phân tử phối tử với HDAC khoảng thời gian là: 40 ns (nghiên cứu Tzu-Chienh Hung cộng sự), ns (nghiên cứu Elbadawi cộng sự, nghiên cứu Thangapandian cộng sự) Trong khóa luận tiến hành mô động lực học phân tử ginsenoside 20(s)-Rh2 với HDAC2 khoảng thời gian 100 ns Thời gian mơ khóa luận dài nhiều so với nghiên cứu trên, đủ thời gian để phức hợp đạt trạng thái cân nên kết giá trị RMSD đáng tin cậy xác cao Đây ưu điểm khóa luận so với nghiên cứu Như vậy, kết mô động lực học phân tử HDAC2 với mô hình tốt SAHA khóa luận phù hợp với nghiên cứu tương tự trước Chứng tỏ quy trình tiến hành mơ động lực học phân tử hợp lý, có độ tin cậy cao 3.2.2 Kết chạy mô động lực học phân tử HDAC2 ginsenoside 20(s)Rh2 Kết RMSD ginsenoside 20(s)-Rh2 với HDAC2 thể hình 3.4 Kết chạy mô động học phân tử HDAC2 mơ hình ginsenoside 20(s)-Rh2 (hình 3.4A) cho thấy: khoảng 40ns, RMSD protein liên kết với phối tử có thay đổi mạnh, tương tác HDAC2 phối tử dẫn đến thay đổi cấu hình HDAC2 làm RMSD tăng mạnh Sau đó, RMSD protein bắt đầu ổn định từ khoảng 60 ns, mức khoảng 3.5 Å RMSD HDAC2 gắn với phối tử RMSD HDAC2 đơn độc nước có khác biệt lớn RMSD phối tử dao động mức 3.0 Å Phức hợp khơng ổn định 41 Hình 3.4 RMSD HDAC2 mơ hình Ginsenoside 20(s)-Rh2 42 Kết chạy mô động học phân tử HDAC2 mơ hình ginsenoside 20(s)-Rh2 (hình 3.4B) cho thấy: RMSD protein gắn với phối tử 3.5 Å, mức độ khác biệt RMSD HDAC2 gắn với phối tử RMSD HDAC2 đơn độc nước khác biệt Hệ bắt đầu ổn định từ khoảng 50 ns RMSD phối tử nhỏ, dao động 3.0 Å Điều chứng tỏ phức hợp ổn định Kết chạy mô động học phân tử HDAC2 mơ hình ginsenoside 20(s)-Rh2 (hình 3.4C) cho thấy: Tuy RMSD HDAC2 liên kết với phối tử nhỏ, dao động khoảng 3.0 Å RMSD HDAC2 gắn với phối tử RMSD HDAC2 đơn độc nước khơng có khác biệt nhiều Hệ bắt đầu ổn định từ khoảng 40 ns Nhưng RMSD phối tử lại lớn, mức cao 3.0 Å Do hệ phức hợp ổn định mơ hình Như so sánh mơ hình HDAC2 với ginsenoside 20(s)-Rh2 chạy mơ động lực học phân tử: với mơ hình RMSD HDAC2 liên kết với phối tử mức cao thời gian để đạt cân muộn mơ hình, mơ hình RMSD HDAC2 lẫn phối tử ginsenoside 20(s)-Rh2 dao động mức nhỏ, hệ đạt cân thời gian ngắn.cịn mơ hình RMSD HDAC2 nhỏ, thời gian đạt cân nhanh RMSD phối tử dạo động cao mơ hình, ln mức 3.0 Å Vì mơ hình mơ hình có mức độ ổn định, gần với mơ hình đối chứng SAHA Do vị trí tương tác phối tử mơ hình có khả cao Trong nghiên cứu này, chúng tơi sử dụng mơ hình để dự đoán vùng tương tác ginsenoside 20(s)-Rh2 với HDAC2 3.3 Dự đốn vùng tương tác Q trình mơ tiến hành thời gian 100 ns Cấu trúc phức hợp dần ổn định theo thời gian mô Để phân tích vùng tương tác chúng tơi phân tích hình ảnh thời điểm 100 ns 43 3.3.1 Vùng tương tác SAHA Vị trí tương tác SAHA với HDAC2 sau chạy 100 ns mô động lực học phân tử với cấu trúc thực ngân hàng sở liệu so sánh Hình 3.5 Từ hình vị trí liên kết SAHA với HDAC2 sau 100 ns gần cấu trúc thực Nhóm chức acid hydromic SAHA gần có liên kết với kẽm HDAC2 Xung quanh vị trí SAHA cấu trúc thực vị trí liên kết SAHA với HDAC2 sau 100 ns tương tác với số acid amin như: Tyr308, His146, Asp269 Phe210, His183, Gly306, Asp181, Asp104, Gly154 Kết cho thấy cấu trúc mơ hình mơ tương đối xác, gần với cấu trúc thực Điều khẳng định phương pháp sử dụng nghiên cứu có độ tin cậy cao 44 Hình 3.5 Cấu trúc thực vị trí liên kết SAHA với HDAC2 sau 100 ns 45 ** Bên trái: cấu trúc thực SAHA, bên phải: vị trí liên kết SAHA với HDAC2 sau 100ns; A Cấu trúc tổng thể, protein dạng dải lụa, màu xám, ion Zn2+ dạng hình cầu, màu hồng SAHA dạng que; B Cấu trúc tổng thể bề mặt chuỗi A, màu xám, ion Zn2+ dạng hình cầu, màu đỏ, SAHA dạng que;C Vùng tương tác SAHA với HDAC2, protein dạng dải lụa, màu xám, acid amin tương tác với SAHA dạng hình cầu màu hồng SAHA dạng hình que Các acid amin giống có tên màu đỏ, khác tên màu đen 3.3.2 Vùng tương tác ginsenoside 20(s)-Rh2 Vùng tương tác ginsenoside 20(s)-Rh2 với HDAC2 sau mô 100 ns động lực học phân tử thể hình 3.6 Nhìn vào hình 3.6A hình 3.6B, ta thấy vị trí gắn ginesenoside 20(s)-Rh2 trung tâm hoạt động HDAC với gốc đường hướng vào bên trung tâm hoạt động, khung steroid hướng bên ngồi Hình C biểu diễn acid amin khoảng cách Å xung quanh ginesenoside 20(s)-Rh2: Leu 276, Asp104, Glu103, Pro106, Phe108, Tyr29, Gly30, Phe155, Gln31, Gly32, His33, Tyr308, Arg275 ginesenoside 20(s)-Rh2 có tạo liên kết hydro với Arg275 46 Hình 3.6 Vị trí liên kết HDAC2 với mơ hình Ginsenoside 20(s)-Rh2 sau 100 ns ** A Cấu trúc tổng thể Protein dạng dải lụa, màu xám, ion Zn2+ dạng hình cầu, màu hồng Phối tử dạng que.B Cấu trúc tổng thể Bề mặt protein màu xám, ion Zn2+ dạng hình cầu, màu đỏ Phối tử dạng que C Vùng tương tác ginesenoside 20(s)-Rh2 với HDAC2 Protein dạng dải lụa, màu xám, ion Zn2+ hình cầu, màu xanh đậm, acid amin tương tác với ginesenoside 20(s)-Rh2 dạng hình cầu màu hồng Phối tử dạng hình que 47 Kết nhiều nghiên cứu trước vị trí gắn chất ức chế HDAC vào trung tâm hoạt động HDAC: trung tâm hoạt động hình túi HDAC2 tạo thành gồm có ngun tử kẽm đáy túi số aicd amin quan trọng Tyr308, His183, Phe210, His146, His145, Asp181, Asp269 [30] Các chất ức chế HDAC thường tạo phức chelat với ion Zn2+ [23] Trung tâm hoạt động HDAC phụ thuộc Zn2+ túi hình ống có hai Histindin, hai acid Aspartic Tyrosin [5] Các hợp chất ức chế HDAC2 có vị trí tương tác gần với gần với vị trí tương tác SAHA với HDAC2, tương tác với số acid amin Glu103, Asp104, Tyr209, Phe210, His183, Leu 276, Pro34 [16] Mô tương tác phân tử chất ức chế tiềm ginsenoside 20(s)-Rh2 cho thấy vị trí tương tác nằm gần trung tâm hoạt động Tuy nhiên phân tử phần lớn tương tác với acid amin nằm bề mặt phân tử HDAC2 (miệng túi), mà không tiệm cận với ion Zn2+ đáy túi Điều do: + Phân tử ginsenoside 20(s)-Rh2 có kích thước lớn SAHA số chất ức chế HDAC khác, nên có vị trí tương tác khác + Thời gian mơ cịn q ngắn so với phản ứng thực tế xảy chưa thể xác định hình ảnh vị trí tương tác xác Kết khóa luận phù hợp với nghiên cứu thực nghiệm chứng tỏ ginsenoside 20(s)-Rh2 chất ức chế HDAC2 tiềm [22] cung cấp thêm chứng lý thuyết chứng tỏ vai trò ginsenoside 20(s)-Rh2 HDAC2 48 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Dựa vào kết mô tương tác phân tử phương pháp docking phương pháp mô động lực học phân tử, đưa số kết luận sau: - Ginsenoside 20(s)-Rh2 có khả tương tác mạnh với protein HDAC2 với lượng liên kết nằm khoảng - 6.7 đến - 7.7 kcal/mol - Mô động lực học phân tử phức hợp ginsenoside 20(s)-Rh2 HDAC2 cho thấy tương tác ổn định - Vùng tương tác ginsenoside 20(s)-Rh2 với HDAC2 dự đoán nằm gần trung tâm hoạt động HDAC2 bao gồm acid amin Leu 276, Asp104, Glu103, Pro106, Phe108, Tyr29, Gly30, Phe155, Gln31, Gly32, His33, Tyr308, Arg275 Kiến nghị: - Tiếp tục có nghiên cứu thực nghiệm để chứng minh ginsenoside 20(s)Rh2 chất ức chế HDAC2 hướng tới ứng dụng ginsenoside 20(s)-Rh2 hỗ trợ điều trị bệnh - Dựa kết dự đoán vùng tương tác, kiểm chứng thực nghiệm nhằm xác định xác acid amin tham gia vào q trình tương tác Trên sở nghiên cứu chế phân tử tương tác ginsenoside 20(s)-Rh2 HDAC2 - Tiếp tục tối ưu hóa phương pháp mô phỏng, ứng dụng phương pháp mô vào nghiên cứu sàng lọc số chất ức chế HDAC khác 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Phạm Quang Nhật Minh (2006), Áp dụng phương pháp SVD tính lực xấp xỉ tốn mơ động lực học phân tử, tr.3-4, Khóa luận tốt nghiệp, Trường đại học Công nghệ, đại học quốc gia Hà Nội Tiếng Anh 10 11 12 Barneda-Zahonero B., Parra M (2012), "Histone deacetylases and cancer", Mol Oncol, 6(6), pp.579-89 Chen Y C (2015), "Beware of docking!", Trends Pharmacol Sci, 36(2), 78-95 de Ruijter A J., van Gennip A H., Caron H N., Kemp S., van Kuilenburg A B (2003), "Histone deacetylases (HDACs): characterization of the classical HDAC family", Biochem J, 370(3), pp.737-49 Delcuve G P., Khan D H., Davie J R (2012), "Roles of histone deacetylases in epigenetic regulation: emerging paradigms from studies with inhibitors", Clin Epigenetics, 4(1), pp.5 Duvic M., Talpur R., Ni X., Zhang C., Hazarika P., Kelly C., Chiao J H., Reilly J F., Ricker J L., Richon V M., Frankel S R (2007), "Phase trial of oral vorinostat (suberoylanilide hydroxamic acid, SAHA) for refractory cutaneous Tcell lymphoma (CTCL)", Blood, 109(1), pp.31-9 Elbadawi M A., Awadalla M K., Hamid M M., Mohamed M A., Awad T A (2015), "Valproic acid as a potential inhibitor of Plasmodium falciparum histone deacetylase (PfHDAC1): an in silico approach", Int J Mol Sci, 16(2), pp.391531 Felice C., Lewis A., Armuzzi A., Lindsay J O., Silver A (2015), "Review article: selective histone deacetylase isoforms as potential therapeutic targets in inflammatory bowel diseases", Aliment Pharmacol Ther, 41(1), pp.26-38 Garrett M M (2012), "AutoDock 4.2 User Guide", pp.9-10 Geldenhuys W J., Gaasch K E., Watson M., Allen D D., Van der Schyf C J (2006), "Optimizing the use of open-source software applications in drug discovery", Drug Discov Today, 11(3-4), pp.127-32 Gioti K., Tenta R (2015), "Bioactive natural products against prostate cancer: mechanism of action and autophagic/apoptotic molecular pathways", Planta Med, 81(7), pp.543-62 Goodsell D S., Olson A J (1990), "Automated docking of substrates to proteins by simulated annealing", Proteins, 8(3), pp.195-202 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Hospital A., Goñi J R., Orozco M., Gelpí J L (2015), "Molecular dynamics simulations: advances and applications", Adv Appl Bioinform Chem, 8, pp.37-47 Hrabeta J., Stiborova M., Adam V., Kizek R., Eckschlager T (2014), "Histone deacetylase inhibitors in cancer therapy A review", Biomed Pap Med Fac Univ Palacky Olomouc Czech Repub, 158(2), pp.161-9 Hung T C., Lee W Y., Chen K B., Chan Y C., Lee C C., Chen C Y (2014), "In silico investigation of traditional Chinese medicine compounds to inhibit human histone deacetylase for patients with Alzheimer's disease", Biomed Res Int, 2014, 769867 Huong T T., Dung T M., Oanh D T., Lan T T., Dung P T., Loi V D., Kim K R., Han B W., Yun J., Kang J S., Kim Y., Han S B., Nam N H (2015), "5aryl-1,3,4-thiadiazole-based hydroxamic acids as histone deacetylase inhibitors and antitumor agents: synthesis, bioevaluation and docking study", Med Chem, 11(3), pp.296-304 Huong Tran Thi Lan, Dung Do Thi Mai, Dung Phan Thi Phuong, Huong Phung Thanh, Vu Tran Khac, Hahn Hyunggu, Han Byung Woo, Kim Jisung, Pyo Minji, Han Sang-Bae, Nam Nguyen-Hai (2015), "Novel 2-oxoindoline-based hydroxamic acids: synthesis, cytotoxicity, and inhibition of histone deacetylation", Tetrahedron Letters, 56(46), pp.6425-6429 Ito K., Barnes P J., Adcock I M (2000), "Glucocorticoid receptor recruitment of histone deacetylase inhibits interleukin-1beta-induced histone H4 acetylation on lysines and 12", Mol Cell Biol, 20(18), pp.6891-903 Koziara K B., Stroet M., Malde A K., Mark A E (2014), "Testing and validation of the Automated Topology Builder (ATB) version 2.0: prediction of hydration free enthalpies", J Comput Aided Mol Des, 28(3), pp.221-33 Lauffer B E., Mintzer R., Fong R., Mukund S., Tam C., Zilberleyb I., Flicke B., Ritscher A., Fedorowicz G., Vallero R., Ortwine D F., Gunzner J., Modrusan Z., Neumann L., Koth C M., Lupardus P J., Kaminker J S., Heise C E., Steiner P (2013), "Histone deacetylase (HDAC) inhibitor kinetic rate constants correlate with cellular histone acetylation but not transcription and cell viability", J Biol Chem, 288(37), pp.26926-43 Liu H L., Chen Y., Cui G H., Zhou J F (2005), "Curcumin, a potent anti-tumor reagent, is a novel histone deacetylase inhibitor regulating B-NHL cell line Raji proliferation", Acta Pharmacol Sin, 26(5), pp.603-9 Liu Z H., Li J., Xia J., Jiang R., Zuo G W., Li X P., Chen Y., Xiong W., Chen D L (2015), "Ginsenoside 20(s)-Rh2 as potent natural histone deacetylase inhibitors suppressing the growth of human leukemia cells", Chem Biol Interact, 242, pp.227-34 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 Lombardi P M., Cole K E., Dowling D P., Christianson D W (2011), "Structure, mechanism, and inhibition of histone deacetylases and related metalloenzymes", Curr Opin Struct Biol, 21(6), pp.735-43 Losson H., Schnekenburger M., Dicato M., Diederich M (2016), "Natural Compound Histone Deacetylase Inhibitors (HDACi): Synergy with Inflammatory Signaling Pathway Modulators and Clinical Applications in Cancer", Molecules, 21(11) Mai A., Massa S., Rotili D., Cerbara I., Valente S., Pezzi R., Simeoni S., Ragno R (2005), "Histone deacetylation in epigenetics: an attractive target for anticancer therapy", Med Res Rev, 25(3), pp.261-309 Marchion D., Munster P (2007), "Development of histone deacetylase inhibitors for cancer treatment", Expert Rev Anticancer Ther, 7(4), pp.583-98 Meng X Y., Zhang H X., Mezei M., Cui M (2011), "Molecular Docking: A powerful approach for structure-based drug discovery", Curr Comput Aided Drug Des, 7(2), pp.146-57 Morris G M., Huey R., Lindstrom W., Sanner M F., Belew R K., Goodsell D S., Olson A J (2009), "AutoDock4 and AutoDockTools4: Automated docking with selective receptor flexibility", J Comput Chem, 30(16), pp.2785-91 Mottamal M., Zheng S., Huang T L., Wang G (2015), "Histone deacetylase inhibitors in clinical studies as templates for new anticancer agents", Molecules, 20(3), pp.3898-941 Noor Z., Afzal N., Rashid S (2015), "Exploration of Novel Inhibitors for Class I Histone Deacetylase Isoforms by QSAR Modeling and Molecular Dynamics Simulation Assays", PLoS One, 10(10) Popov A M., Atopkina L N., Uvarova N I., Elyakov G B (2001), "The antimetastatic and immunomodulating activities of ginseng minor glycosides", Dokl Biochem Biophys, 380, pp.309-12 Popovich D G., Kitts D D (2004), "Ginsenosides 20(S)-protopanaxadiol and Rh2 reduce cell proliferation and increase sub-G1 cells in two cultured intestinal cell lines, Int-407 and Caco-2", Can J Physiol Pharmacol, 82(3), pp.183-90 Ruthenburg A J., Li H., Patel D J., Allis C D (2007), "Multivalent engagement of chromatin modifications by linked binding modules", Nat Rev Mol Cell Biol, 8(12), pp.983-94 Saha S., Banerjee S., Ganguly S (2010), "Molecular docking studies of some novel hydroxamic acid derivatives", International Journal of ChemTech Research, 2(2), pp.932-936 Sixto-Lopez Y., Gomez-Vidal J A., Correa-Basurto J (2014), "Exploring the potential binding sites of some known HDAC inhibitors on some HDAC8 conformers by docking studies", Appl Biochem Biotechnol, 173(7), pp.1907-26 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 Sliwoski G., Kothiwale S., Meiler J., Lowe E W (2014), "Computational Methods in Drug Discovery", Pharmacol Rev, 66(1), pp.334-95 Smith E., Shilatifard A (2010), "The chromatin signaling pathway: diverse mechanisms of recruitment of histone-modifying enzymes and varied biological outcomes", Mol Cell, 40(5), pp.689-701 Somoza J R., Skene R J., Katz B A., Mol C., Ho J D., Jennings A J., Luong C., Arvai A., Buggy J J., Chi E., Tang J., Sang B C., Verner E., Wynands R., Leahy E M., Dougan D R., Snell G., Navre M., Knuth M W., Swanson R V., McRee D E., Tari L W (2004), "Structural snapshots of human HDAC8 provide insights into the class I histone deacetylases", Structure, 12(7), pp.1325-34 Strahl B D., Allis C D (2000), "The language of covalent histone modifications", Nature, 403(6765), pp.41-5 Thangapandian S., John S., Lee K W (2012), "Molecular dynamics simulation study explaining inhibitor selectivity in different class of histone deacetylases", J Biomol Struct Dyn, 29(4), pp.677-98 Trott O., Olson A J (2010), "AutoDock Vina: improving the speed and accuracy of docking with a new scoring function, efficient optimization, and multithreading", J Comput Chem, 31(2), pp.455-61 Van Der Spoel D., Lindahl E., Hess B., Groenhof G., Mark A E., Berendsen H J (2005), "GROMACS: fast, flexible, and free", J Comput Chem, 26(16), pp.1701-18 Wu N., Wu G C., Hu R., Li M., Feng H (2011), "Ginsenoside Rh2 inhibits glioma cell proliferation by targeting microRNA-128", Acta Pharmacol Sin, 32(3), pp.345-53 Xia T., Wang J C., Xu W., Xu L H., Lao C H., Ye Q X., Fang J P (2014), "20S-Ginsenoside Rh2 induces apoptosis in human Leukaemia Reh cells through mitochondrial signaling pathways", Biol Pharm Bull, 37(2), pp.248-54 Yang A Y., Kim H., Li W., Kong A N (2016), "Natural compound-derived epigenetic regulators targeting epigenetic readers, writers and erasers", Curr Top Med Chem, 16(7), pp.697-713 Zhang Y., Moriguchi H (2011), "Chromatin remodeling system, cancer stem-like attractors, and cellular reprogramming", Cell Mol Life Sci, 68(21), pp.3557-71 ... (GPU) Tesla K20m 2. 3 Nội dung nghiên cứu Phân tích khả tương tác phân tử HDAC2 với chất ức chế tiềm ginsenoside 20 (s)- Rh2 phương pháp docking Phân tích khả tương tác phân tử HDAC2 với chất ức... cao 3 .2. 2 Kết chạy mô động lực học phân tử HDAC2 ginsenoside 20 (s )Rh2 Kết RMSD ginsenoside 20 (s)- Rh2 với HDAC2 thể hình 3.4 Kết chạy mơ động học phân tử HDAC2 mơ hình ginsenoside 20 (s)- Rh2 (hình... DƯỢC HÀ NỘI TRẦN THỊ THƠM Mã sinh viên: 120 15 82 PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG TƯƠNG TÁC PHÂN TỬ CỦA HISTONE DEACETYLASE VỚI GISENOSIDE 20 (S)- RH2 BẰNG TÍNH TỐN MƠ PHỎNG KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người