Sàng lọc các hợp chất có khả năng ức chế histon deacetylase 2 (HDAC2) từ các thuốc và hợp chất giống thuốc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI NGUYỄN THỊ NGỌC SÀNG LỌC CÁC HỢP CHẤT CÓ KHẢ NĂNG ỨC CHẾ HISTON DEACETYLASE (HDAC2) TỪ CÁC THUỐC VÀ HỢP CHẤT GIỐNG THUỐC LUẬN VĂN THẠC SĨ DƢỢC HỌC HÀ NỘI 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI NGUYỄN THỊ NGỌC SÀNG LỌC CÁC HỢP CHẤT CÓ KHẢ NĂNG ỨC CHẾ HISTON DEACETYLASE (HDAC2) TỪ CÁC THUỐC VÀ HỢP CHẤT GIỐNG THUỐC LUẬN VĂN THẠC SĨ DƢỢC HỌC CHUYÊN NGÀNH: DƯỢC LÝ-DƯỢC LÂM SÀNG MÃ SỐ: 60720405 Người hướng dẫn khoa học: TS Phạm Thế Hải TS Bùi Thanh Tùng HÀ NỘI 2017 LỜI CẢM ƠN Tơi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS.Phạm Thế Hải – giảng viên mơn Hóa dược – trường Đại học Dược Hà Nội TS.Bùi Thanh Tùng – giảng viên môn Dược lý – khoa Y Dược Đại học quốc gia Hà Nội người thầy tận tình bảo, động viên, hướng dẫn để tơi hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn tới PGS.TS Đỗ Thị Thảo- trưởng phòng Cơng nghệ sinh học, viện cơng nghệ sinh học - viện hàn lâm khoa học công nghệ Việt Nam tạo điều kiện hết lòng giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận văn Tôi xin cảm ơn thầy cô khoa Y Dược - Đại học Quốc gia Hà Nội tạo điều kiện giúp đỡ tơi hồn thành đề tài Tơi xin cảm ơn thầy cô giáo môn Dược lý, mơn Hóa dược – trường Đại học Dược Hà Nội tạo điều kiện, động viên tơi q trình thực đề tài Sau cùng, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, anh chị em bạn bè sát cánh, đồng hành, ủng hộ động viên tơi q tình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày 29 tháng 03 năm 2017 Học viên Nguyễn Thị Ngọc LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thuộc đề tài nghiên cứu có tên: “Sàng lọc in silico, thiết kế phân tử tổng hợp hợp chất hóa học có tác dụng ức chế enzym histon deacetylase (HDAC) Mã số QG.16.24” Kết đề tài thành cứu tập thể mà thành viên Tôi chủ nhiệm đề tài toàn thành viên nhóm nghiên cứu đồng ý cho phép sử dụng đề tài vào luận văn Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả NGUYỄN THỊ NGỌC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ĐẶT VẤN ĐỀ Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1 Tổng quan histon deacetylase 1.1.1 Khái niệm histon deacetylase 1.1.2 Phân loại histon deacetylase 1.1.3 HDAC2 vai trò ung thư 1.1.4 Các chất ức chế histon deacetylase 1.2 Tổng quan mơ hình in silico sàng lọc hợp chất ức chế HDAC 11 1.2.1 Mô hình tương quan định lượng tính chất – tác dụng (QSAR) 11 1.2.2 Kỹ thuật protein docking 17 Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 2.1 Cơ sở liệu hóa học dùng để sàng lọc hoạt tính 19 2.2 Nguyên vật liệu thiết bị nghiên cứu 19 2.3 Phương pháp nghiên cứu 20 2.3.1 Phương pháp sàng lọc hợp chất ức chế HDAC2 mơ hình in silico 20 2.3.2 Thử hoạt tính số chất ức chế HDAC2 sàng lọc mơ hình in vitro 23 2.3.2.1 Thử tác dụng ức chế HDAC2 23 2.3.2.2 Thử tác dụng ức chế HDAC dòng tế bào MCF-7 28 2.3.2.3 Thử độc tính tế bào 31 2.3.3 Phương pháp xử lý số liệu 34 Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 35 3.1 Kết sàng lọc hợp chất ức chế HDAC2 mơ hình in silico 35 3.2 Kết thử hoạt tính số chất ức chế HDAC2 sàng lọc mô hình in vitro 45 3.2.1 Kết thử tác dụng ức chế HDAC2 45 3.2.2 Kết thử tác dụng ức chế HDAC dòng tế bào MCF-7 49 3.2.3 Kết thử độc tính tế bào 54 Chương 4: BÀN LUẬN 58 4.1 Về kết sàng lọc hợp chất ức chế HDAC2 mơ hình in silico 58 4.1.1 Về quy trình sàng lọc in silico 58 4.1.2 Về hợp chất lựa chọn để tiến hành thử invitro 60 4.1.2.1 Về ibandronic acid 60 4.1.2.2 Về 3-hydroxymyristic acid 61 4.1.2.3 Về sulfasalazine 63 4.2 Về kết thử hoạt tính số chất ức chế HDAC2 sàng lọc mơ hình in vitro 64 4.2.1 Về thử tác dụng ức chế HDAC2: 65 4.2.2 Về thử tác dụng ức chế HDAC dòng tế bào MCF-7 66 4.2.3 Về thử độc tính tế bào: 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt Tên tiếng anh HDAC Enzyme histon deacetylase HDAC2 Enzyme histon deacetylase Tên tiếng việt Chất ức chế histon UHDAC deacetylase Tế bào lympho T da CTCL Cutaneous T-cell lymphoma HAT Enzyme histon acetyltransferase PLZF Promyelocytic leukemia zinc finger AML Acute myeloid leukemia Ung thư bạch cầu tủy cấp IC50 Inhibitory concentration Nồng độ ức chế 50% đối tượng thử Nhiễm sắc thể NST NSCLC Non-small-cell lung carcinoma Ung thư phổi không tế bào nhỏ MDS Myelodysplastic syndromes Hội chứng rối loạn sinh tủy CLL Chronic lymphocytic leukemia Bệnh bạch cầu lympho mạn tính DMSO Dimethyl sulfoxide DNA Deoxyribonucleic Acid SRB Sulforhodamine B PRB Retinoblastoma protein WHO World Health Organization Acid deoxyribonucleic Tổ chức y tế giới DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU Bảng 1.1 Các chất ức chế HDAC thử nghiệm lâm sàng Bảng 1.2 Tóm tắt nghiên cứu in silico dự đoán tác dụng ức chế HDAC2.11 Bảng 2.1: Thành phần kit định lượng HDAC2 23 Bảng 2.2: Bảng tóm tắt hỗn hợp phản ứng thử tác dụng ức chế HDAC2 26 Bảng 3.1: Kết sàng lọc chất ức chế HDAC2 mơ hình in silico 35 Bảng 3.2: Kết tác dụng ức chế HDAC2 chứng dương Trichostatin A theo nồng độ khác 45 Bảng 3.3 Kết tác dụng ức chế HDAC2 hợp chất lựa chọn nồng độ khác 46 Bảng 3.4 Kết tác dụng ức chế HDAC dòng MCF-7 chất dương Trichostatin A theo nồng độ khác 50 Bảng 3.5 Kết tác dụng ức chế HDAC dòng MCF-7 hợp chất lựa chọn nồng độ khác 51 Bảng 3.6 Kết độc tính dòng tế bào ung thư chứng dương ellipticine nồng độ khác 54 Bảng 3.7 Kết độc tính tế bào chất dòng tế bào nồng độ khác 55 DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Cấu trúc nhiễm sắc thể điều hòa hoạt động phiên mã Hình 1.2 Cấu tạo trung tâm hoạt động HDAC nhóm I, II, IV Hình 2.1 Tóm tắt quy trình sàng lọc in silico chất ức chế HDAC2 từ thuốc hợp chất giống thuốc 21 Hình 2.2: Nguyên tắc phương pháp đo huỳnh quang thử hoạt tính chất ức chế HDAC2 24 Hình 2.3: Sơ đồ bước tiến hành thí nghiệm thử tác dụng ức chế HDAC2 in vitro 27 Hình 2.4.Tóm tắt bước thử tác dụng ức chế HDAC dòng tế bào MCF-7 30 Hình 2.5 Tóm tắt bước thử độc tính tế bào in vitro 33 Hình 3.1 Đồ thị sigmoid biểu diễn khả ức chế enzym HDAC2 Trichostatin A theo nồng độ 46 Hình 3.2 Đồ thị sigmoid biểu diễn khả ức chế enzym HDAC2 acid ibandronic theo nồng độ 48 Hình 3.3: Đồ thị sigmoid biểu diễn khả ức chế enzym HDAC2 acid 3hydroxymyristic theo nồng độ 48 Hình 3.4 Đồ thị sigmoid biểu diễn khả ức chế enzym HDAC2 sulfasalazin theo nồng độ 49 Hình 3.5 Đồ thị sigmoid biểu diễn khả ức chế enzym HDAC dòng MCF-7 Trichostatin A theo nồng độ 50 Hình 3.6 Đồ thị sigmoid biểu diễn khả ức chế enzym HDAC dòng MCF-7 acid ibandronic theo nồng độ 52 Hình 3.7 Đồ thị sigmoid biểu diễn khả ức chế enzym HDAC dòng MCF-7 acid 3-hydroxymyristic theo nồng độ 53 Hình 3.8 Đồ thị sigmoid biểu diễn khả ức chế enzym HDAC dòng MCF-7 sulfasalazin theo nồng độ 53 Hình 3.9: Đồ thị sigmoid biểu diễn độc tính ellipticine theo nồng độ 55 Hình 4.1 Cấu dạng acid ibandronic trung tâm hoạt động HDAC2 61 Hình 4.2 Cấu dạng acid 3-hydroxymyristic trung tâm hoạt động HDAC2 63 Hình 4.3 Cấu dạng sulfasalazin trung tâm hoạt động HDAC2 64 18 (3s)-4-{[4-(but-2- -99.7334 ynyloxy)phenyl]sulfonyl}-N-hydroxy2,2-dimethylthiomorpholine-3carboxamide 19 N-isobutyl-N-[4methoxyphenylsulfonyl]glycyl hydroxamic acid -105.202 20 N-hydroxy-4-(methyl{[5-(2-pyridinyl)-2- -81.6883 thienyl]sulfonyl}amino)benzamide 21 N-cholylglycine -102.689 22 3-[(4'-cyanobiphenyl-4-yl)oxy]-N- -77.2107 hydroxypropanamide 23 Sulfasalazine -86.8343 24 Balsalazide 25 -98.6525 -89.5622 Olsalazine 26 (S)-2-(mercaptomethyl)-5- -92.9579 phenylpentanoic acid 27 Pitavastatin -91.2341 28 3-hydroxymyristic acid -97.0250 29 {4-[2,2-bis(5-methyl-1,2,4-oxadiazol-3- -76.7132 yl)-3-phenylpropyl]phenyl}sulfamic acid 30 Atorvastatin -86.9067 31 6-[(2S,5S,8S,11R)-2-[3- -112.292 (diaminomethylideneamino)propyl]-11(hydroxymethyl)-8-(naphthalen-1ylmethyl)-3,6,9,13-tetraoxo-1,4,7,10tetrazacyclotridec-5-yl]hexanoic acid 32 Tert-butyl N-[(2S,3S)-1-[(3S)-7-[2- -89.5491 (hydroxyamino)-2-oxoethoxy]-3-[(4methoxyphenyl)carbamoyl]-3,4-dihydro1H-isoquinolin-2-yl]-3-methyl-1oxopentan-2-yl]carbamate 33 Tert-butyl N-[(2S)-1-(cyclopentylamino)8-(hydroxyamino)-1,8-dioxooctan-2yl]carbamate -91.3201 34 N'-hydroxy-N-[3-(1-phenyltriazol-4- -93.0806 yl)phenyl]octanediamide 35 Methyl (2S)-2-[[8-(hydroxyamino)-8oxooctanoyl]amino]-3-(4-thiophen-3ylphenyl)propanoate -93.9906 36 N-hydroxy-3-[3- -74.1757 (phenylsulfamoyl)phenyl]prop-2-enamide 37 6-[(5S,8S,11S)-2,2-dimethyl-11-(2methylpropyl)-8-(naphthalen-1ylmethyl)-3,6,9,13-tetraoxo-1,4,7,10tetrazacyclotridec-5-yl]hexanoic acid -109.452 38 5-[4-[4-[[[(2S,3S,4S,6R)-6-[[(1S,3S)-3- -91.8080 acetyl-3,5,12-trihydroxy-10-methoxy6,11-dioxo-2,4-dihydro-1H-tetracen-1yl]oxy]-3-hydroxy-2-methyloxan-4yl]amino]methyl]phenyl]triazol-1-yl]-Nhydroxypentana5mide 39 N-hydroxy-5-[(3-phenyl-5,6dihydroimidazo[1,2-a]pyrazin-7(8H)yl)carbonyl]thiophene-2-carboxamide -76.2526 Phụ lục 3: Kết dự đốn IC50 mơ hình M2 STT Tên hoạt chất (tên IUPAC) ATS8m JGI10 SM15_AEA SM08_AEA SM09_AEA B06[N- Dự (bo) (dm) (dm) O] đoán IC50 (μM) Para-iodo-d-phenylalanine 3.39 0.01 1.00 -1.00 -1.19 13.31 2.80 0.01 0.68 -1.56 -1.73 65.40 4.66 0.01 1.73 -0.87 -1.00 43.12 2.44 0.01 0.65 -1.48 -1.79 40.64 hydroxamic acid ((2e,4e)-2-Hydroxy-6-Oxo-6Phenylhexa-2,4-Dienoic Acid) (2R,3R)-2-[(2R)-2-acetamido-3-(4hydroxy-3,5diiodophenyl)propanamido]-3hydroxybutanoic acid (2r)-3{[(benzylamino)carbonyl]amino}-2hydroxypropanoic acid D-[(n-hydroxyamino) 3.02 0.01 1.00 -1.00 -1.31 23.89 4.33 0.01 2.13 0.77 0.39 27.78 3.19 0.01 0.83 -1.00 -1.13 271.45 carbonyl]phenylalanine (9r,10r)-9-(S-Glutathionyl)-10Hydroxy-9,10Dihydrophenanthrene (1-hydroxydodecane-1,1diyl)bis(phosphonic acid) Ibandronic acid 2.48 0.01 0.65 -1.71 -1.94 31.72 (2S)-2-amino-3- 2.46 0.01 0.40 -1.48 -1.79 45.92 3.53 0.01 1.61 -0.24 -0.31 627.36 3.20 0.01 1.41 -0.58 -0.68 466.50 4.32 0.01 1.81 0.11 -0.14 37.30 benzylsulfonyloxypropanoic acid 10 2-{4-[4-(4-chloro-phenoxy)benzenesulfonyl]-tetrahydro-pyran4-yl}-n-hydroxy-acetamide 11 (3s)-4-{[4-(but-2ynyloxy)phenyl]sulfonyl}-nhydroxy-2,2dimethylthiomorpholine-3carboxamide 12 N-isobutyl-N-[4- methoxyphenylsulfonyl]glycyl hydroxamic acid 13 N-cholylglycine 3.94 0.01 2.08 0.31 0.23 292.53 14 Sulfasalazine 4.42 0.01 1.53 -0.50 -0.82 80.80 15 Balsalazide 3.28 0.01 1.44 -0.38 -0.59 86.70 16 Olsalazine 4.16 0.01 1.43 -0.37 -0.57 38.47 17 (S)-2-(mercaptomethyl)-5- 3.94 0.01 1.99 0.01 -0.10 101.15 3.33 0.01 1.00 -1.00 -1.00 301.59 3.65 0.01 1.52 -0.17 -0.55 80.45 phenylpentanoic acid 18 N-[(benzyloxy)carbonyl]-Lcysteinylglycine 19 (2Z,4E)-3-chloro-2-hydroxy-6-oxo6-phenylhexa-2,4-dienoic acid 20 Pitavastatin 3.50 0.01 1.42 -0.58 -1.00 7.50 21 3-hydroxymyristic acid 4.00 0.01 1.95 -0.18 -0.33 60.95 22 (2S)-3-(4-iodophenyl)-2- 3.78 0.01 1.70 -0.19 -0.42 93.20 3.65 0.01 1.83 -0.16 -0.27 22.62 sulfanylpropanoic acid 23 {4-[2,2-bis(5-methyl-1,2,4oxadiazol-3-yl)-3phenylpropyl]phenyl}sulfamic acid 24 6-[(2S,5S,8S,11R)-2-[3- 4.62 0.01 2.25 0.91 0.74 90.75 3.48 0.01 1.55 -0.48 -0.83 17.74 (diaminomethylideneamino)propyl]11-(hydroxymethyl)-8-(naphthalen1-ylmethyl)-3,6,9,13-tetraoxo1,4,7,10-tetrazacyclotridec-5yl]hexanoic acid 25 5-[4-[4-[[[(2S,3S,4S,6R)-6[[(1S,3S)-3-acetyl-3,5,12trihydroxy-10-methoxy-6,11-dioxo2,4-dihydro-1H-tetracen-1-yl]oxy]3-hydroxy-2-methyloxan-4yl]amino]methyl]phenyl]triazol-1yl]-N-hydroxypentanamide ... chất có khả ức chế enzym Histon Deacetylase từ thuốc hợp chất giống thuốc với mục tiêu sau: Sàng lọc chất ức chế histon deacetylase (HDAC2) mơ hình in silico Đánh giá hoạt tính số chất ức chế histon. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI NGUYỄN THỊ NGỌC SÀNG LỌC CÁC HỢP CHẤT CÓ KHẢ NĂNG ỨC CHẾ HISTON DEACETYLASE (HDAC2) TỪ CÁC THUỐC VÀ HỢP CHẤT GIỐNG THUỐC LUẬN VĂN... pháp sàng lọc hợp chất ức chế HDAC2 mô hình in silico 20 2. 3 .2 Thử hoạt tính số chất ức chế HDAC2 sàng lọc mơ hình in vitro 23 2. 3 .2. 1 Thử tác dụng ức chế HDAC2