Nghiên cứu in silico đặc điểm dược lý và cơ chế độc tính tế bào của một số hợp chất lignan phân lập từ cây cách hoa đông dương (cleistanthus indochinensis)

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI ĐỖ MẠNH CẦM NGHIÊN CỨU IN SILICO ĐẶC ĐIỂM DƯỢC LÝ VÀ CƠ CHẾ ĐỘC TÍNH TẾ BÀO CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT LIGNAN PHÂN LẬP TỪ CÂY CÁCH HOA ĐÔNG DƯƠNG (Cleistanthus indochinensis) KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI - 2018 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI ĐỖ MẠNH CẦM 1301034 NGHIÊN CỨU IN SILICO ĐẶC ĐIỂM DƯỢC LÝ VÀ CƠ CHẾ ĐỘC TÍNH TẾ BÀO CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT LIGNAN PHÂN LẬP TỪ CÂY CÁCH HOA ĐƠNG DƯƠNG (Cleistanthus indochinensis) KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: TS Phạm Thế Hải TS Đoàn Thị Mai Hương Nơi thực hiện: Bộ mơn Hóa Dược HÀ NỘI - 2018 Lời cảm ơn Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc, em xin trân trọng gửi lời cảm ơn chân thành tới Thầy giáo TS Phạm Thế Hải người tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hồn thành khóa luận tốt nghiệp Dưới hướng dẫn thầy, em có điều kiện học tập sáng tỏ nhiều điều lý thuyết thực hành Cảm ơn thầy đồng hành em qua bao khó khăn từ ngày bắt đầu đường nghiên cứu, quan tâm, tạo động lực giúp em trưởng thành Em xin chân thành cảm ơn TS Đoàn Thị Mai Hương tạo điều kiện, giúp đỡ em nhiệt tình từ ngày đầu thực đề tài Trong trình nghiên cứu, em nhận quan tâm, giúp sức anh chị, em nhóm nghiên cứu, đặc biệt bảo anh Phạm Trọng Lâm khoa Hóa – Đại học Khoa học Tự nhiên Em vơ cảm kích giúp đỡ quý báu Thực tế cho thấy, thành công gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ người xung quanh giúp đỡ hay nhiều, trực tiếp hay gián tiếp Em xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô Bộ mơn Hóa dược nhiệt tình, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trình thực khóa luận Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn tất bạn bè, người thân gia đình đồng hành, động viên, giúp đỡ em hồn thành nhiệm vụ Hà Nội, 18 tháng 05 năm 2018 Sinh viên Đỗ Mạnh Cầm 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 CHƯƠNG TỔNG QUAN .2 1.1 Tổng quan Cách hoa Đông Dương hợp chất khung lignan .2 1.1.1 Cây Cách hoa Đông Dương (Cleistanthus indochinensis) 1.1.2 Hợp chất mang khung lignan 1.2 Tổng quan chu trình độc tế bào Apoptosis 1.2.1 Khái niệm Apoptosis 1.2.2 Các đường Apoptosis 1.2.3 Chu trình Apoptosis bệnh ung thư .6 1.3 Tổng quan phương pháp nghiên cứu in silico .6 1.3.1 Tính tốn lượng electron 1.3.2 Dự đốn ADMET thơng số hóa lý 1.3.2.1 Dự đoán ADMET 1.3.2.2 Tính tốn thơng số hóa lý .10 1.3.3 Mô Protein Docking .10 1.3.3.1 Tổng quan phương pháp mơ Protein Docking 10 1.3.3.2 Quy trình Docking 11 CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13 2.1 Nguyên vật liệu, thiết bị 13 2.2 Nội dung nghiên cứu 15 2.3 Phương pháp nghiên cứu 15 2.3.1 Tính tốn lượng electron 15 2.3.2 Dự đốn ADMET thơng số hóa lý 15 2.3.3 Mô Protein Docking .15 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .17 3.1 Kết thực nghiệm .17 3.1.1 Tính tốn lượng electron 17 3.1.1.1 Xác định vân đạo LUMO - HOMO 17 3.1.1.2 Giá trị lượng chênh lệch LUMO - HOMO 18 3.1.2 Dự đoán ADMET thơng số hóa lý 19 3.1.3 Mô Protein Docking .23 3.2 Bàn luận phương pháp nghiên cứu 27 3.2.1 Về ưu điểm phương pháp 27 3.2.2 Về hạn chế phương pháp 27 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO .29 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Caspase Cysteine-aspartic protease Bcl-2 B-cell lymphoma FADD Fas-associated death domain PARP-1 Poly [ADP-ribose] polymerase Apaf-1 Apoptotic protease activating factor ICAD Inhibitor of Caspase Activated DNase Receptor Thụ thể HOMO Highest occupied molecular orbital (Vân đạo phân tử “liên kết có mức lượng cao nhất”) LUMO Lowest unoccupied molecular orbital (Vân đạo phân tử “phản liên kết có mức lượng thấp nhất”) Egap Giá trị lượng chênh lệch LUMO - HOMO ADMET Hấp thu, phân bố, chuyển hóa, thải trừ, độc tính LogP Hệ số phân bố Octanol – nước LogS Hệ số tan TPSA Topological polar surface area – Diện tích bề mặt phân cực Kd Hằng số liên kết ΔGL Năng lượng tự Gibbs BBB Hàng rào máu - não HIA Hấp thu qua đường ruột người Pgb P-glycoprotein Ser Serine Glu Glutamic Acid Phe Pheniline Gly Glycine Lys Lysine Asn Asparagine His Histidine Asp Aspastic Acid Tyr Tyrosine FDA Food and Drug Administration (Cơ Quan Quản lý Thực phẩm Dược phẩm Hoa Kỳ) DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Hoạt tính ức chế tế bào ung thư biểu mô KB chất nghiên cứu Bảng 2.1 Mã PDB cấu trúc 3D tinh thể protein 13 Bảng 3.1 Tính chất hóa lý chất nghiên cứu .19 Bảng 3.2 Đặc tính hấp thu, phân bố, thải trừ hợp chất nghiên cứu .20 Bảng 3.3 Đặc tính chuyển hóa hợp chất nghiên cứu với enzym gan 21 Bảng 3.4 Kết khả tương tác chất với đích protein 23 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Quả Cách hoa Đơng Dương (C.indochinensis) Hình 1.2 Các hợp chất từ Cách hoa Đông Dương Hình 1.3 Chu trình Apoptosis tế bào Hình 1.4 Các thuyết xấp xỉ tính tốn lượng tử .8 Hình 1.5 Qui trình tính tốn cơng cụ admetSAR 10 Hình 3.1 Vân đạo HOMO chất nghiên cứu 17 Hình 3.2 Vân đạo LUMO chất nghiên cứu .17 Hình 3.3 Mối tương quan giá trị lượng chênh lệch – Hoạt tính 18 Hình 3.4 Tương tác hợp chất số (a) với protein CD95L (b) với TRAIL-R2 .24 Hình 3.5 Giá trị điểm tương tác chất nghiên cứu với receptor 25 Hình 3.6 Ví trị chất hốc liên kết PARP-1 tương tác chúng .26 ĐẶT VẤN ĐỀ Gần đây, dự án sàng lọc thuốc Viện Hóa sinh biển thuộc Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam kết hợp với Viện Hóa học hợp chất thiên nhiên Gif-sur Yvette Pháp phát khả gây độc lên tế bào ung thư mạnh Cleistantoxin số lignan aryltetralin chiết tách từ Cách hoa Đông Dương (Cleistanthus indochinensis) [35] Tuy nhiên, chế gây độc cách xác chất chưa xác định cách rõ ràng Hiện nay, phương pháp tính tốn máy tính (in silico) áp dụng rộng rãi nghiên cứu phát triển thuốc Các phương pháp bao gồm xây dựng mơ hình tương quan cấu trúc - tác dụng, tính tốn lượng electron để xác định tương quan lượng electron hoạt tính, phương pháp Protein Docking giúp sàng lọc hoạt tính dự đốn tương tác hợp chất hóa học với đích phân tử Lợi phương pháp in silico giảm thiểu thời gian nghiên cứu tiết kiệm ngân sách mà phương pháp thực nghiệm yêu cầu Hơn nữa, với phát triển khoa học máy tính, phương pháp ngày nhanh xác hơn, giúp hỗ trợ hiệu cho trình nghiên cứu phát triển thuốc Từ phân tích nêu trên, chúng tơi tiến hành khóa luận “Nghiên cứu in silico đặc điểm dược lý chế độc tính tế bào số hợp chất lignan phân lập từ Cách hoa đông dương (Cleistanthus indochinensis)” với ba mục tiêu chính: Đánh giá mối tương quan lượng chênh lệch LUMO - HOMO hoạt tính gây độc tế bào số hợp chất lignan phân lập từ Cách hoa Đông Dương (Cleistanthus indochinensis) Phân tích đặc điểm dược động học độc tính hợp chất nghiên cứu sử dụng cơng cụ dự đốn in silico Dự đốn đường gây chết tế bào ung thư thông qua mô Protein Docking Có thể thấy, vân đạo LUMO chất nằm vị trí vòng thơm mạch benzooxepin Vùng vân đạo có khả tương tác hút electron mạnh Vân đạo HOMO chất tập trung vòng thơm nhóm benzodioxol Vùng vân đạo có mật độ electron cao, khả tương tác mạnh với vai trò cho electron Như vậy, việc tính tốn lượng electron ngồi việc cho kết lượng chênh lệch LUMO - HOMO thu vùng tương tác phân tử Các phân tử nghiên có khung tương tác Dự đoán khung cấu trúc đặc trưng cho hoạt tính sinh học chúng 3.1.1.2 Giá trị lượng chênh lệch LUMO - HOMO 170 168,47 169,2 150 167,93 165,36 120 163,49 90 160 156,81 156,7 60 154,82 155 30 150 % ức chế tế bào KB Giá trị lượng 165 166,34 Các chất nghiên cứu lượng % ức chế tế bào KB Hình 3.3 Mối tương quan giá trị lượng chênh lệch – Hoạt tínhHình Kết cho thấy hợp chất có giá trị Egap lớn (169,2 kcal/mol) Tiếp theo Egap hợp chất 8, với giá trị gần so với hợp chất 5, 168,47 kcal/mol 167,93 kcal/mol Hợp chất 1, có khả hoạt động mạnh với Egap có giá trị theo thứ tự 156,70 kcal/mol, 154,82 kcal/mol 156,81 kcal/mol Giá trị lượng chênh lệch LUMO - HOMO đặc trưng cho khả tương tác phân tử Hợp chất bền, tương tác giá trị lớn, hợp chất dễ tương tác lượng chênh lệch lại nhỏ Nguyên nhân giá trị đặc trưng cho linh động electron phân tử Năng lượng chênh lệch nhỏ electron 18 cần nhận lượng nhỏ chuyển lên lớp cao hơn, tức phân tử có khả hoạt động mạnh Hình 3.3 so sánh lượng chênh lệch với kết thử độc tính tế bào KB có hợp chất nồng độ 1µg/ml Một cách tổng qt, dễ dàng nhận thấy giá trị lượng chênh lệch LUMO - HOMO tỉ lệ nghịch với khả ức chế tế bào ung thư Hợp chất – có giá trị lượng chênh lệch lớn đồng thời khả ức chế tế bào ung thư nhỏ Hợp chất 1, 2, với lượng chênh lệch LUMO – HOMO thấp cho kết hoạt tính tốt chất Như vậy, góc nhìn lượng tử, kết luận có mối tương quan tỉ lệ hoạt tính chất với giá trị lượng chênh lệch Egap 3.1.2 Dự đoán ADMET thơng số hóa lý Thơng số hóa lý chất Phần mềm DataWarrior sử dụng để tính tốn độc tính tính chất hóa lý hợp chất Các hợp chất chuyển đổi cấu dạng SMILES trước dùng phần mềm phân tích Việc dự đốn độc tính tính chất hóa lý nhằm cân nhắc tác động chất thể, đồng thời số hóa lý hỗ trợ việc xem xét chất phát triển thành chế phẩm thuốc cung cấp cho thị trường hay khơng Kết dự đốn độc tính cho thấy chất nghiên cứu có chất số có nguy gây đột biến cao, chất lại khơng có khả gây đột biến tế bào Đồng thời, có chất số cho thấy có nguy thấp gây sinh khối u Bên cạnh đó, tất chất nghiên cứu dự đốn khơng gây kích thích thể, nhiên chúng có khả ảnh hưởng đến chức sinh sản Bảng 3.1 Tính chất hóa lý chất nghiên cứubảng Thuộc tính Hợp chất cLogP 2.04 2.11 1.95 0.61 -1.08 0.21 0.69 0.28 -1.56 Tính chất hóa lý Độ hòa tan cLogS Khối lượng phân tử -4.52 398.37 -4.50 368.34 -4.52 398.37 -3.79 500.46 -3.76 662.60 -4.22 560.51 -4.63 602.54 -4.20 530.48 -3.90 692.62 19 TPSA 92.68 83.45 92.68 164.37 221.52 171.83 177.90 162.60 241.75 Chỉ số logP hệ số phân bố octanol – nước, đặc trưng cho độ phân cực, logS đặc trưng cho độ tan, TPSA diện tích bề mặt phân cực phân tử Kí hiệu cLogP, cLogS thể hệ số dự đốn máy tính Độ phân cực lớn hay nhỏ không thích hợp để thể hấp thu Theo thống kê, số logP phân tử thuốc phù hợp với thể có giá trị từ -0,4 đến 5,6 [2] Đồng thời, số TPSA đánh giá phân cực phân tử Với phân tử thuốc, TPSA không nên vượt 140, không khả thấm qua màng tế bào [25] Bản chất tế bào màng phospholipid kép phân cực Nếu phân tử có độ phân cực cao khó thấm qua màng tế bào Đặc biệt thuốc có đích tác dụng bên tế bào độ phân cực cao làm giảm đáng kể hoạt tính chúng Ngồi ra, theo định luật Lipinski [21] phân tử làm thuốc phân tử lượng cần nhỏ 500 dalton Từ điểm trên, kết cho thấy hợp chất 4-9 khơng thỏa mãn điều kiện Trong đó, hợp chất 5, có số clogP nằm ngồi khoảng tối ưu (clogP -1,08 -1,56, nhỏ -0,4) Chỉ số TPSA khối lượng phân tử cao mực giới hạn Thực tế cho thấy hoạt tính ức chế tế bào KB chất nồng độ 1µg/ml (tương ứng với 9, 13, 5, 11, 19%) Dự đốn đặc tính dược động học Việc tính tốn thơng số dược động học nhằm đưa dự đoán bước đầu hoạt động chất đưa vào thể Các hợp chất chuyển đổi cơng thức SMILES, sau dự đốn server admetSAR Bảng 3.2 Đặc tính hấp thu, phân bố, thải trừ hợp chất nghiên cứubảng Hợp BBBa HIAb Caco-2b Pgp subs chất Pgp Kênh vận chuyển inhibitor cation thận Cao Cao Cao NS NI NI (0.64) (0.99) (0.71) (0.51) (0.65) (0.80) Cao Cao Thấp NS NI NI (0.84) (0.99) (0.53) (0.84) (0.79) (0.82) Cao Cao Cao NS I NI (0.71) (0.98) (0.74) (0.51) (0.87) (0.75) Thấp Cao Thấp S NI NI (0.66) (0.90) (0.82) (0.66) (0.75) (0.81) Thấp Cao Thấp S NI NI 20 (0.62) (0.83) (0.86) (0.68) (0.81) (0.86) Thấp Cao Thấp S NI NI (0.94) (0.51) (0.77) (0.68) (0.79) (0.86) Thấp Cao Thấp S N NI (0.96) (0.55) (0.83) (0.74) (0.86) (0.84) Thấp Cao Thấp S NI NI (0.94) (0.51) (0.77) (0.68) (0.69) (0.86) Thấp Cao Thấp S NI NI (0.65) (0.81) (0.88) (0.57) (0.86) (0.83) Chú thích: BBBa: Khả qua hàng rào máu não; HIAb: Khả hấp thu qua ruột người; Caco-2b: Khả thấm qua tế bào Caco-2; Pgb: kênh vận chuyển Pglycoprotein; S = chất nền, I = chất ức chế, NI = không ức chế, NS = chất nền, số ngoặc đơn xác suất dự đốn Bảng 3.3 Đặc tính chuyển hóa hợp chất nghiên cứu với enzym ganbảng Mô Chất Chất Chất Ức chế Ức Ức chế Ức Ức chế hình nền CYP450 chế CYP450 chế chuyển CYP CYP450 CYP 1A2 CYP 2D6 CYP CYP450 3A4 hóa 450 2D6 450 450 450 3A4 2C9 2C19 2C9 NS NS NS NI I NI I I (0.80) (0.89) (0.59) (0.62) (0.93) (0.65) (0.91) (0.79) NS NS NS I I NI I I (0.84) (0.89) (0.67) (0.61) (0.69) (0.76) (0.62) (0.57) NS NS NS NI I NI I I (0.74) (0.86) (0.59) (0.71) (0.81) (0.54) (0.82) (0.82) NS NS NS NI NI NI NI NI (0.88) (0.86) (0.50) (0.77) (0.74) (0.75) (0.62) (0.60) NS NS NS NI NI NI NI NI (0.86) (0.85) (0.53) (0.91) (0.91) (0.86) (0.81) (0.57) 21 NS NS S NI NI NI NI NI (0.80) (0.88) (0.58) (0.93) (0.81) (0.94) (0.76) (0.63) NS NS S NI NI NI NI NI (0.83) (0.89) (0.55) (0.92) (0.76) (0.90) (0.68) (0.66) NS NS S NI NI NI NI NI (0.80) (0.88) (0.58) (0.93) (0.82) (0.93) (0.70) (0.61) NS NS NS NI I NI I I (0.80) (0.89) (0.60) (0.62) (0.93) (0.65) (0.91) (0.79) Chú thích: S = chất nền, NS = khơng phải chất nền, I = có khả ức chế, NI = không khả ức chế Số ngoặc đơn xác suất dự đoán Xét bảng kết đặc tính hấp thu, phân bố, thải trừ hợp chất nghiên cứu, tất hợp chất cho khả hấp thu tốt qua đường ruột Điều có độ tan chất tương đối tốt Hợp chất 1-3 có khả thấm qua hàng rào máu não Dự đoán phù hợp với thơng số hóa lý có trên, mà hợp chất có số logP cao (lần lượt 2.04, 2.11 1.95) TPSA thấp (tương ứng 92.68, 83.45 92.68) Hợp chất 4-9 độ phân cực cao nên khó thấm qua hàng rào máu – não chất hàng rào có khả ngăn cản chất phân cực mạnh Đối với tế bào Caco-2 - mơ hình coi "tiêu chuẩn vàng" tính thẩm thấu thuốc, sử dụng rộng rãi đánh giá dược phẩm Cục Quản lý Thực phẩm Dược phẩm (FDA) khuyến cáo, kết cho thấy hợp chất có khả thấm cao chất lại Đối với P-glycoprotein, phân tử kênh vận chuyển bơm tống thuốc Phân tử chất kênh protein bị bơm ngược trở lại, giảm hoạt tính chất Điều phần giải thích hoạt tính chất 4-9 mà chúng chất kênh Pglycoprotein Xét bảng 3.3 đánh giá tương tác chất với enzym gan Hợp chất 6-8 chất enzym CYP450 3A4, tức chúng bị chuyển hóa mạnh enzym này, làm giảm hoạt tính chúng đáng kể Các hợp chất khác dự đốn khơng bị chuyển hóa enzym gan chất chúng, hoạt tính khơng bị ảnh hưởng bước Hợp chất 1-3, dự đoán gây ức chế enzym CYP450 22 2C9, 2C19, 3A4 Do vậy, có khả chúng làm tăng sinh khả dụng chất bị chuyển hóa enzym sử dụng 3.1.3 Mô Protein Docking Khảo sát docking thực đường nội bào ngoại bào chu trình apoptosis Con đường Granzym B tế bào T độc nên không xét nghiên cứu Tiến hành docking hợp chất nghiên cứu lên receptor 12 protein Bảng 1.2 Quá trình phân tích cho thấy protein BMF HRK nhỏ, khơng tạo thành túi liên kết, khơng có khả để phối tử tương tác nên việc khảo sát docking đích protein bỏ qua Tinh thể 5I19 protein CD95L thiếu số amino acid Tiến hành Homology modeling để bổ sung amino acid bị khuyết thiếu Chuỗi thứ tự amino acid FASTA lấy từ sở liệu Pubmed, việc tiến hành Homology modeling thực sever Swissmodel Khả tương tác hay không chất nghiên cứu với protein mô tả ngắn gọn bảng 3.4 Bảng 3.4 Kết khả tương tác chất với đích proteinbảng Phối tử          BID          BIM                            Protein Ngoại CD95L bào TRAIL PARP-1 p53 PUMA Nội bào NOXA BIK BAX BAK PUMA 23 Kết thu cho thấy hợp chất có lực với receptor PARP-1, BID, BIM, NOXA, BAK Những receptor lại khơng có liên kết tương tác tạo thành không đáng kể Phân tích kết Protein docking đường chu trình Apoptosis Con đường ngoại bào Con đường ngoại bào đánh giá tương tác chất với receptor gây chết nằm bề mặt tế bào Sự kích hoạt receptor bề mặt tế bào biến đổi procaspase-8 10 thành caspase, enzym có khả kích hoạt enzym phân cắt caspase-3 Qua phân tích Protein docking, chất 1-9 tương tác tương tác khơng đáng kể đích receptor (a) (b) Hình 3.4 Tương tác hợp chất số (a) với protein CD95L (b) với TRAIL-R2Hình Xét tương tác hợp chất – chất có hoạt tính khả tương tác mạnh chất với đích receptor gây chết màng tế bào Đối với receptor CD95L, hợp chất cho điểm số = -5,0434 cao kết quả, hiển thị tương tác cho thấy tạo liên kết hydro với amino acid Ser153, Glu270, Phe269, Gly151, Lys152, Asn154 Khơng có tương tác vòng thơm mạch Tương tác xảy khơng đáng kể Đối với receptor TRAIL-R2, hợp chất tương tác với điểm số = -5,5944, có liên kết hydro tạo thành với amino acid Lys98, His86, Asp102 Kết tương tác vô yếu 24 Như vậy, đưa dự đốn chất nghiên cứu khơng kích hoạt chu trình apoptosis qua đường ngoại bào Con đường nội bào Để kích hoạt chu trình tự chết tế bào đường nội bào, chất đòi phải thấm qua màng tế bào kích hoạt enzym chu trình Hợp chất 1-3 có khả thấm qua màng tế bào tốt (ứng với cLogP = 2.04, 2.11 1.95) hợp chất 4-9 với số cLogP thấp số TPSA lớn 140 thể khả thấm qua màng tế bào Nếu chất khởi động chu trình đường này, hợp chất 4-9 thể khả hoạt động PARP-1 BID BIM NOXA BAK -2 Điểm -4 -6 -8 -10 -12 Số thứ tự hợp chất Hình 3.5 Giá trị điểm tương tác chất nghiên cứu với receptorHình 10 Xét giá trị điểm tương tác chất với receptor có liên kết, thấy hợp chất tương tác với PARP-1 mạnh (ứng với điểm âm nhất) với receptor protein NOXA Khả tương tác với BID Đánh giá tương tác receptor protein PARP-1, kết docking hợp chất cho giá trị điểm -10.09833, nhỏ tất hệ, thể phức hợp chất receptor bền vững Đa số giá trị điểm hợp chất với đích protein có giá trị âm nhất, điều tương quan với kết thử hoạt tính tế bào KB mạnh hợp chất số 25 Xét tương tác chất nghiên cứu với protein tạo khả liên kết mạnh – PARP-1 Hình 3.6 Vùng liên kết chủ yếu chất nghiên cứu mạch nhánh bonzodioxol vòng thơm benzooxepin mạch chính, tạo tương tác hydrophobic với amino acid Tyr 907 Điều phù hợp với dự đoán vùng liên kết cách xác định vân đạo LUMO - HOMO Các liên kết mà tất chất có liên kết với Ser 864 Hợp chất 1-3, 5, 7, có tạo liên kết hydro với Asn868, Ser864 Như vậy, có điểm chung chất tương tác với PARP-1 Ngoài ra, chất có nhiều tương tác hydro với amino acid khác Hình 3.6 Ví trị chất hốc liên kết PARP-1 tương tác chúngHình 11 Với kết thử hoạt tính có với kết docking, đưa đến kết dự đốn chất nghiên cứu có khả kích hoạt chu trình apoptosis theo đường nội bào Cụ thể, đích protein PARP-1 thấy hứa hẹn tất đích protein 26 3.2 Bàn luận phương pháp nghiên cứu 3.2.1 Về ưu điểm phương pháp Các phương pháp in silico với tốc độ vượt trội cho kết nhanh Việc kết hợp phương pháp đem lại nhìn tồn diện cho kết xác Xác định vân đạo phân tử LUMO – HOMO giúp tìm kiếm vùng tương tác phân tử chủ yếu, phải kết hợp với Protein docking chứng thực kết trường hợp với protein cụ thể Mơ tính chất lý hóa thuộc tính ADMET dãy chất giúp loại bớt hợp chất khơng có khả làm thuốc để giảm bớt gánh nặng cho nghiên cứu phía sau Các thơng số hóa lý thuộc tính dược động học khơng giải thích hồn tồn hoạt tính chất mà cần phải có kết hợp với chế tác dụng, điều mà Protein docking làm Như thấy, phương pháp in silico có ưu điểm riêng bổ trợ cho nhằm thu kết xác Thêm nữa, trình nghiên cứu thực hồn tồn máy tính nên tiết kiệm thời gian, chi phí, nguồn lực 3.2.2 Về hạn chế phương pháp Mỗi phần mềm, cơng cụ có sở lý thuyết riêng nên sử dụng nhiều phần mềm dẫn tới sai lệch Hàm điểm Protein docking dựa lý thuyết chủ quan, chưa đánh giá toàn tương tác phối từ - receptor Do kết hàm điểm chưa đủ tin cậy để đưa tương quan hoạt tính – điểm tương tác Tính tốn lượng electron đòi hỏi máy tính có cơng lớn đắt tiền Đối với máy tính yếu thời gian tính tốn dài Cụ thể, chất nghiên cứu, thiết bị sử dụng nghiên cứu cần thời gian – ngày tính tốn liên tục chất Protein docking yêu cầu cần phải có cấu trúc tinh thể protein độ phân giải cao kết đủ tin cậy Hơn nữa, nghiên cứu hoàn toàn máy tính nên cần tiến hành thực nghiệm để đưa kết cách xác 27 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu trình bày chúng tơi rút kết luận sau: Có mối tương quan lượng chênh lệch LUMO – HOMO khả gây độc tế bào hợp chất Cụ thể khả gây độc tế bào lớn lượng chênh lệch nhỏ ngược lại Đã phân tích đặc điểm dược động học độc tính hợp chất nghiên cứu sử dụng cơng cụ dự đốn in silico: chất 1, 2, có khả qua hàng rào máu não, chất – chất với kênh vận chuyển P-glucoprotein, chất 1, có khả thấm qua mơ hình tế bào Caco-2 tốt, tất chất có khả thấm qua thành ruột tốt hợp chất có khả ảnh hưởng tới chức sinh sản, khơng gây kích thích Ngồi trừ chất số 4, chất lại khơng gây khối u, đột biến Cơ chế chất dự đốn tác động vào chu trình nội bào đường apoptosis, receptor protein PARP-1, BIM, BID, BAK, NOXA, đặc biệt hướng đích PARP-1 KIẾN NGHỊ Để tiếp tục phát triển kết nghiên cứu khóa luận việc tối ưu hóa phương pháp nghiên cứu tìm kiếm hợp chất chống ung thư, xin đưa đề xuất sau: Tiến hành thí nghiệm thực nghiệm với hợp chất nghiên cứu nhằm tìm xác đích tác dụng cụ thể để xây dựng nghiên cứu thuốc hướng đích, đồng thời để củng cố tính đắn phương pháp Phát triển xây dựng thuốc chống ung thư từ khung chất 1, 2, 3 Sử dụng phương pháp in silico cho nghiên cứu phát triển thuốc khác 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Trịnh Thị Thanh Vân (2012), “Nghiên cứu thành phần hố học hoạt tính sinh học loài thuộc họ thầu dầu (Euphorbiaceae) Việt Nam”, Luận án tiến sĩ Viện Hố học, Viện Hóa học, Hà Nội Tiếng Anh [2] Arup K Ghose, Vellarkad N Viswanadhan, John J Wendoloski (1999), "A Knowledge-Based Approach in Designing Combinatorial or Medicinal Chemistry Libraries for Drug Discovery A Qualitative and Quantitative Characterization of Known Drug Databases", J Comb Chem., 1(1), pp.55–68 [3] Barry M, Bleackley RC (2002), "Cytotoxic T lymphocytes: all roads lead to death", Nat Rev Immunol., 2(6), pp.401-409 [4] Brüne B (2003), "Nitric oxide: NO apoptosis or turning it ON?", Cell Death Differ, 10(8), pp.864-869 [5] Danial NN., Korsmeyer SJ (2004), "Cell death: critical control points", Cell.,116(2), pp.205-219 [5] Cain K, Bratton SB, Cohen GM (2002), "The Apaf-1 apoptosome: a large caspaseactivating complex", Biochimie., 84(2-3), pp.203-214 [6] Cheng F, Li W, Zhou Y, Shen J, Wu Z, Liu G, Lee PW, Tang Y (2012), "admetSAR: a comprehensive source and free tool for assessment of chemical ADMET properties", J Chem Inf Model.,52(11), pp.3099-3105 [7] Danial NN., Korsmeyer SJ (2004), "Cell death: critical control points", Cell.,116(2), pp.205-219 [8] Elmer Drew Merrill, Léon Camille Marius Croizat (1942), "Cleistanthus indochinensis", Journal of the Arnold Arboretum, 23(1), pp.40 [9] Elmore S (2007), "Apoptosis: a review of programmed cell death", Toxicol Pathol, 35(4), pp.495-516 [10] Fischer U, Schulze-Osthoff K (2005), "New approaches and therapeutics targeting apoptosis in disease", Pharmacol Rev., 57(2), pp.187-215 [11] Fulda S., Debatin KM (2006), "Extrinsic versus intrinsic apoptosis pathways in anticancer chemotherapy", Oncogene., 25(34), pp.4798-4811 [12] Geske FJ., Lieberman R., Strange R., Gerschenson LE (2001), "Early stages of p53-induced apoptosis are reversible", Cell Death Differ., 8(2), pp.182-191 29 [13] Green DR, Evan GI (2002), "A matter of life and death", Cancer Cell.,1(1), pp.1930 [14] Hanahan D, Weinberg RA (2000), "The hallmarks of cancer", Cell., 100(1), pp.5770 [15] Hausott B, Greger H, Marian B (2003), "Naturally occurring lignans efficiently induce apoptosis in colorectal tumor cells" J Cancer Res Clin Oncol., 129(10), pp.569576 [16] Jain A.N (2006), "Scoring functions for protein-ligand docking", Current Protein and Peptpde Science, 7(5), pp.407-420 [17] Katherine Wachmann, Cristina Pop, Bram J van Raam, Marcin Drag, Peter D Mace, Scott J Snipas,Christian Zmasek, Robert Schwarzenbacher Guy S Salvesen, Stefan J Riedl (2011), "Activation and Specificity of human Caspase-10", Biochemistry., 49(38), pp.8307–8315 [18] Kerr J F R.,Wyllie A H., Currie A R (1972), "Apoptosis: A Basic Biological Phenomenon with Wide-ranging Implications in Tissue Kinetics", Br J Cancer, 26(4), pp.239–257 [19] Kihlmark M., Imreh G., Hallberg E (2001), "Sequential degradation of proteins from the nuclear envelope during apoptosis", J Cell Sci., 114(20), pp.3643-3653 [20] Korkina L., Kostyuk V., De Luca C., Pastore S (2011), "Plant phenylpropanoids as emerging anti-inflammatory agents", Mini reviews in medicinal chemistry, 11(10), pp.823–835 [21] Lipinski CA, Lombardo F, Dominy BW, Feeney PJ (March 2001) "Experimental and computational approaches to estimate solubility and permeability in drug discovery and development settings", Adv Drug Deliv., 46 (1-3), pp.3–26 [22] Ludwig Institute for Cancer Research (2010) "New computational tool for cancer treatment.", ScienceDaily [23] Mattson MP., Chan SL (2003), "Calcium orchestrates apoptosis", Nat Cell Biol., 5(12), pp.1041-1043 [24] Norbury CJ, Hickson ID (2001), "Cellular responses to DNA damage", Annu Rev Pharmacol Toxicol., 41, pp.367-401 [25] Pajouhesh, Hassan, Lenz, George R (2005) "Medicinal chemical properties of successful central nervous system drugs" NeuroRx, 2(4), pp.541 30 [26] Popov SG, Villasmil R, Bernardi J, Grene E, Cardwell J, Wu A, Alibek D, Bailey C, Alibek K (2002), "Lethal toxin of Bacillus anthracis causes apoptosis of macrophages", Biochem Biophys Res Commun, 293(1), pp.349-355 [27] Roya Khosravi-Far, Eileen White (2008), Programmed Cell Death in Cancer Progression and Therapy, Springer Netherlands, 58 [28] Russell JH, Ley TJ (2002), "Lymphocyte-mediated cytotoxicity", Annu Rev Immunol 20, pp.323-370 [29] Sacan A, Ekins S, Kortagere S (2012), "Applications and limitations of in silico models in drug discovery", Methods Mol Biol., 910, pp.87-124 [30] Sakahira H, Enari M, Nagata S (1998), "Cleavage of CAD inhibitor in CAD activation and DNA degradation during apoptosis", Nature., 391(6662), pp.96-99 [31] Sharma PR, Shanmugavel M, Saxena AK, Qazi GN (2008), "Induction of apoptosis by a synergistic lignan composition from Cedrus deodara in human cancer cells", Phytother Res., 22(12), pp.1587-1594 [32] Taylor RC, Cullen SP, Martin SJ (2008), "Apoptosis: controlled demolition at the cellular level", Nat Rev Mol Cell Biol., 9(3), pp.231-241 [33] Thomas Sander, Joel Freyss, Modest von Korff, Christian Rufener (2015), "DataWarrior: An Open-Source Program For Chemistry Aware Data Visualization And Analysis", J Chem Inf Model., 55(2), pp.460–473 [34] Trapani JA, Sutton VR (2003), "Granzym B: pro-apoptotic, antiviral and antitumor functions", Curr Opin Immunol., 15(5), pp.533-543 [35] Trinh Thi Thanh V, Pham VC, Doan Thi Mai H, Litaudon M, Guéritte F, Nguyen VH, Chau VM (2014), "Cytotoxic aryltetralin lignans from fruits of Cleistanthus indochinensis", Planta Med., 80(8-9), pp.695-702 [36] University Of Surrey (2007) "In Silico Cell For TB Drug Discovery." ScienceDaily [37] Vaux DL, Flavell RA (2000), "Apoptosis genes and autoimmunity", Curr Opin Immunol., 12(6), pp.719-724 [38] Vyas V K., Ukawala R D., Ghate M., Chintha C., Homology Modeling a Fast Tool for Drug Discovery: Current Perspectives, Indian J Pharm Sci., 74(1), pp.1–17 [39] Wallach D (1997), "Apoptosis Placing death under control", Nature., 388(6638), pp.125-126 31 [40] Yan N., Shi Y (2005), "Mechanisms of Apoptosis Through Structural Biology", Annu Rev Cell Dev Biol., 21, pp.35-56 [41] Yuan J, Yankner BA (2000), "Apoptosis in the nervous system", Nature., 407(6805), pp.802-809 32 ...BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI ĐỖ MẠNH CẦM 1301034 NGHIÊN CỨU IN SILICO ĐẶC ĐIỂM DƯỢC LÝ VÀ CƠ CHẾ ĐỘC TÍNH TẾ BÀO CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT LIGNAN PHÂN LẬP TỪ CÂY CÁCH HOA ĐƠNG DƯƠNG (Cleistanthus. .. trình nghiên cứu phát triển thuốc Từ phân tích nêu trên, chúng tơi tiến hành khóa luận Nghiên cứu in silico đặc điểm dược lý chế độc tính tế bào số hợp chất lignan phân lập từ Cách hoa đông dương. .. QUAN 1.1 Tổng quan Cách hoa Đông Dương hợp chất khung lignan 1.1.1 Cây Cách hoa Đông Dương (Cleistanthus indochinensis) Cây Cách hoa Đơng Dương có tên khoa học Cleistanthus indochinensis loại bụi