Nghiên cứu sàng lọc ảo các chất có hoạt tính ức chế 1NDM-1 ở vi khuẩn

Đề kháng kháng sinh đang là vấn đề nghiêm trọng của ngành y tế trên toàn thế giới. Vi khuẩn siêu kháng thuốc đang lan rộng một cách nhanh chóng, trong đó có Enterobacteriaceae tiết các enzym metallobeta-lactamase (MBL) thủy phân carbapenem – kháng sinh chính trong điều trị nhiễm trùng gram âm. New Delhi Metallo-beta-lactamase-1 (NDM-1) là enzym quan trọng trong nhóm MBL.

Y Học TP Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số * 2019 Nghiên cứu Y học NGHIÊN CỨU SÀNG LỌC ẢO CÁC CHẤT CĨ HOẠT TÍNH ỨC CHẾ NDM-1 Ở VI KHUẨN Trần Thành Đạo*, Lê Minh Trí*, Đặng Văn Hồi**, Võ Viết Việt*, Thái Khắc Minh* TÓM TẮT Mở đầu: Đề kháng kháng sinh vấn đề nghiêm trọng ngành y tế toàn giới Vi khuẩn siêu kháng thuốc lan rộng cách nhanh chóng, có Enterobacteriaceae tiết enzym metallobeta-lactamase (MBL) thủy phân carbapenem – kháng sinh điều trị nhiễm trùng gram âm New Delhi Metallo-beta-lactamase-1 (NDM-1) enzym quan trọng nhóm MBL Hiện chưa có chất ức chế NDM-1 lâm sàng phần lớn nghiên cứu tập trung vào việc tìm kiếm chất ức chế NDM-1 Do đó, nghiên cứu thực với mục tiêu tìm kiếm chất có khả ức chế enzym NDM-1 phương pháp in silico bao gồm mơ hình 3D- pharmacophore mơ hình mơ tả phân tử docking Đối tượng - Phương pháp nghiên cứu: Các cấu trúc protein NDM-1 tải từ ngân hàng sở liệu protein Các chất ức chế với giá trị IC50 thu từ 19 báo xây dựng cấu trúc Mơ hình docking với tập chất ức chế tập chất thỏa mơ hình pharmacophore tiến hành LeadIT Mơ hình 3D pharmacophore xây dựng tự động phần mềm MOE Các mơ hình ứng dụng để sàng tập Drugbank để tìm chất có khả ức chế NDM-1 Kết quả: Nghiên cứu xây dựng mơ hình mơ tả phân tử docking tập chất ức chế ban đầu Kết cho thấy tầm quan trọng liên kết phối trí với hai ion kẽm liên kết hydro với acid amin Cys208 Lys211 Hai mơ hình 3D pharmacophore điểm xây dựng gồm điểm chung điểm anion điểm kỵ nước, ngồi mơ hình chứa điểm anion điểm liên kết hydro Kết sàng lọc ảo từ tập Drugbank qua mơ hình 3D pharmacophore docking thu 17 chất có khả ức chế NDM-1 Kết luận: Nghiên cứu xây dựng mơ hình dự đốn hoạt tính ức chế enzym NDM-1 in silico sàng lọc chất ức chế NDM-1 tiềm để từ tiến hành thử nghiệm đánh giá hoạt tính in vitro xa phát triển thành chất ức chế sử dụng lâm sàng tương lai Từ khóa: carbapenem, docking, đề kháng kháng sinh, Enterobacteriaceae, MBL, NDM-1 ABSTRACT VIRTUAL SCREENING FOR BACTERIAL NDM-1 INHIBITORS Tran Thanh Dao, Le Minh Tri, Dang Van Hoai, Vo Viet Viet, Thai Khac Minh * Ho Chi Minh City Journal of Medicine * Supplement of Vol 23 - No 2- 2019: 707-715 Introduction: Antibiotic resistance presents an increasing threat to current healthcare systems across the world Multidrug-resistant Gram-negative is spreading globally, including Enterobacteriaceae producing metallo-beta-lactamases which hydrolysis carbapenem – a group of antibiotics using for Gramnegative infections New Delhi Metallo-beta-lactamase-1 (NDM-1) is an important enzyme in clinical areas There is no inhibitor using in clinical and almost of studies focus on the finding the novel inhibitors of NDM-1 until now Therefore, the aim of this study is to find novel with NDM-1 inhibitory activity via in silico methods including docking model and 3D pharmacophore model * Khoa Dược, Đại Học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh Khoa KHCB, Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh Tác giả liên lạc: PGS TS Thái Khắc Minh ĐT: 0909680385 ** Chuyên Đề Dược Email: thaikhacminh@uphcm.edu.vn 707 Nghiên cứu Y học Y Học TP Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số * 2019 Materials and methods: Structures of NDM-1 were downloaded from protein data bank Chemical structures with IC50 values were collected from the literatures Molecular modelling docking was performed on NDM-1 inhibitors on LeadIT 3D pharmacophore was created automatically by Pharmacophore Elucidator tool in MOE These models were applied for screening on Drugbank database to figure out new NDM-1 inhibitors Results: Docking modelling showed the importance of metal ligation bonds with zinc ions and hydrogen bonds with Cys208 and Lys211 which are the crucial amino acids Two 3D pharmacophore included features, having the same two features, hydrophobic feature and anion feature were obtained This study resulted in 17 potential inhibitors of NDM-1 via virtual screening Conclusion: In this study, the in silico virtual screening for NDM-1 inhibitors was developed by combination of 3D pharmacophore and docking models The potential novel NDM-1 inhibitors were identified and could be developed as inhibitors using in clinical in the future Keywords: antibiotic resistance, carbapenem, docking, Enterobacteriaceae, MBL, NDM-1 lâm sàng việc đề kháng với carbapenem ĐẶTVẤN ĐỀ Do vậy, cần thiết để nghiên cứu tìm Theo báo cáo tình hình đề kháng kháng sinh không nhạy cảm với kháng sinh giới năm 2014, ước tính thủy phân NDM-1 chất ức chế có 700.000 người chết năm liên quan đồng vận với carbapenem diệt đến đề kháng kháng sinh(4) Con số ước khuẩn Nghiên cứu xây dựng mơ hình dự tính tăng lên gấn khoảng 14 lần vào năm đốn hoạt tính ức chế New Delhi-Metallo2050 10.000.000 người đề kháng kháng beta- lactamase-1 NDM-1 thực cải sinh.(4) Nhiều vi khuẩn siêu đề kháng tiến so vói mơ hình cơng bố(2) bao gồm lan tỏa rộng khắp giới, số nội dung: (i) Xây dựng mơ hình mơ họ Enterobacteriaceae gồm loài tả phân tử docking chất ức chế Escherichia coli K pneumoniae mang gen NDM-1; (ii) Xây dựng mơ hình 3D đề kháng với kháng sinh nhóm betapharmacophore chất ức chế NDM-1; lactam, đặc biệt carbapenem – kháng sinh (iii) Ứng dụng mơ hình sàng lọc ảo điều trị bệnh nhiễm trùng sở liệu từ Drugbank(7) gram âm bệnh viện nhiễm trùng ĐỐITƯỢNG-PHƯƠNGPHÁPNGHIÊNCỨU đường tiết niệu, nhiễm khuẩn huyết… Cơ chế dẫn đến đề kháng việc Cơ sở liệu tiết enzym metallo-beta-lactamase thủy Cấu trúc protein NDM-1 phân kháng sinh beta-lactam Các enzym Các cấu trúc protein NDM-1 tải khác biệt so với enzym betatừ Protein Data Bank (PDB - www.rcsb.org) với lactamase lại có mặt ion kẽm điều kiện sau: (i) Độ phân giải không Å vị trí hoạt động Điều dẫn đến bất (tốt không Å); (ii) Chứa ion Zn2+ hoạt hết chất ức chế beta-lactamase đặc trưng quan trọng cấu trúc enzym có mặt lâm sàng acid clavulanic, NDM-1 Do cấu trúc protein NDM-1 có hai avibactam, tazobactam(1,3,6)… Hiện tại, chưa loài vi khuẩn K pneumoniae E coli, nghiên cứu có thuốc lưu hành ức chế tiến hành so sánh hai cấu trúc protein acid metallo-beta-lactamase, amin quan trọng cấu dạng khơng gian để có New Delhi-Metallo-beta-lactamase-1 xem có khác cấu trúc enzym hai (NDM-1) enzym phát gần lồi vi khuẩn hay khơng nhóm có mặt nhiều ca 708 Chuyên Đề Dược Y Học TP Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số * 2019 Các chất ức chế NDM-1 Tổng cộng có 167 chất ức chế tổng hợp từ 19 báo quốc tế Để chuẩn bị cho trình xây dựng pharmacophore, chất ức chế tiến hành tạo cấu dạng thông qua Conformation Import MOE 2015.10 (www.chemcomp.com) với thông số: (i) Số cấu dạng xuất cho chất: 10.000; (ii) Số bước tìm kiếm lặp lại: 1.000; (iii) Số bước tối thiểu hóa lượng: 1.000; (iv) Năng lượng giảm thiểu test gradient: 0,0001 Để chuẩn bị cho trình docking, tập liệu cấu trúc lưu dạng *.sdf Sau đó, đưa cấu dạng có lượng tối thiểu tồn phần Sybyl X 2.0 (www.certara.com) Q trình tối thiểu hóa với thơng số sau: (i) Phương pháp: Conj Grad (Gradient liên hợp); (ii) Điểm dừng: 0,0001 kcal/mol; (iii) Số bước lặp lại tối đa: 10.000 bước; (iv) Điện tích phần: Gasteiger-Huckel Động lực học phân tử với số lần lặp lại lần Sau đó, đưa cấu dạng có lượng thấp qua bước tối thiểu hóa lượng lần Mơ hình docking Q trình docking tiến hành FlexX LeadIT 2.1.8 (www.certara.com) gồm bước: (i) Chuẩn bị protein xác định khoang gắn kết thông qua chất ức chế đồng kết tinh acid amin quan trọng; (ii) Tiến hành docking với chất chuẩn bị với thông số: Số kết tối đa cho bước lặp lại 1.000, số kết tối đa cho lần phân mảnh 200, số cấu dạng tốt xuất 10 Để đánh giá khoang gắn kết sử dụng để tiến hành docking, tiến hành so sánh độ lệch vị trí phối tử dock vị trí ban đầu phối tử đồng kết tinh, giá trị RMSD khơng q Å khoang gắn kết khả dụng cho docking Nghiên cứu tiến hành redocking theo hai cách: (i) Cách 1: Redock trực tiếp chất đồng kết tinh cấu trúc protein; (ii) Cách 2: Chạy động học phân tử tối thiểu lượng để đưa chất đồng kết tinh cấu dạng có Chuyên Đề Dược Nghiên cứu Y học lượng tối thiểu toàn phần Nghiên cứu đánh giá kết docking công cụ Ligand Interactions MOE dựa hai tiêu chí: lực gắn kết thể qua điểm số docking phương thức gắn kết Việc đánh giá dựa vào chất liên kết, tính chất khoang gắn kết protein, ion kẽm acid amin quan trọng Mơ hình 3D pharmacophore Các chất có hoạt tính ức chế thu từ báo phần lớn có giá trị IC50 thấp 10 μM để chắn chất có hoạt tính thực nằm tập hoạt tính, nghiên cứu tiến hành với ngưỡng 100 μM cho kết đánh giá ngưỡng 10 μM Do đó, nghiên cứu sử dụng ngưỡng 10 μM để chia sở liệu thành tập hoạt tính tập khơng hoạt tính Trong đó, tập xây dựng gồm chất thuộc khung cấu trúc hóa học khác nhau, trình bày Bảng Tập kiểm tra gồm tập hoạt tính gồm 67 chất tương ứng với IC50 10 μM, tập khơng hoạt tính gồm 95 chất tương ứng IC50 từ 10 μM đến khơng có hoạt tính Bảng 1: Các chất thuộc tập xây dựng mơ hình pharmacophore Chất BMCL-2018-28-214-NOTA JAC-2018-73-425-EDDS JMC-2017-60-17-7267-36 JMC-2018-61-1255-5 N-2014-510-503-RRSAMA Cấu trúc hóa học IC50 (M) 0,11 0,18 0,08 0,31 4,00 709 Nghiên cứu Y học Y Học TP Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số * 2019 Mơ hình pharmacophore xây dựng công cụ tự động Pharmacophore Elucidator MOE 2015.10 cách sử dụng cấu dạng vừa tìm để tạo truy vấn có chồng phủ tốt với hầu hết phân tử tập xây dựng Các thông số: độ chồng phủ hoạt tính, giới hạn số yếu tố, khoảng cách truy vấn đặt giá trị mặc định Riêng với thông số phân cụm truy vấn, nghiên cứu sử dụng giá trị 2; tương ứng với giá trị RMSD (Å) lớn mặc định 1,25 để gom truy vấn tương tự lại với nhau, để giảm số truy vấn pharmacophore xuất Đánh giá mơ hình pharmacophore thu số độ nhạy, độ đặc hiệu khả dự đoán(5) Độ nhạy tỉ số chất có hoạt tính thỏa mơ hình 3D pharmacophore tổng chất có hoạt tính, biểu thị công thức: docking để sàng lọc tập druglike gồm 7.616 chất tải từ ngân hàng Drugbank(7) KẾTQUẢ So sánh enzym NDM-1 hai loài vi khuẩn Kết so sánh trình tự acid amin quan trọng hai loài vi khuẩn K pneumoniae E coli trình bày Bảng cho thấy acid amin giống Về mặt cấu trúc khơng gian, sau gióng hàng hai vị trí hoạt động hai protein khơng có khác biệt đáng kể vị trí khơng gian Do vậy, cấu trúc protein NDM-1 không thay đổi lồi vi khuẩn với nhau, trở thành mục tiêu chung cho việc tiến hành nghiên cứu Bảng So sánh trình tự acid amin quan trọng hai loài vi khuẩn Độ đặc hiệu tỉ số chất khơng có hoạt tính khơng thỏa mơ hình với tổng chất khơng có hoạt tính, biểu thị cơng thức: Khả dự đốn khả mơ hình dự đốn chất có hoạt tính khơng hoạt tính, biểu thị cơng thức: Với TP: có hoạt tính, thỏa mơ hình 3D pharmacophore; FP: khơng hoạt tính, thỏa mơ hình 3D pharmacophore; FN: có hoạt tính, khơng thỏa mơ hình 3D pharmacophore; TN: khơng hoạt tính, khơng thỏa mơ hình 3D pharmacophore; N tổng chất sử dụng mơ hình Các kết thu tối thiểu phải lớn 0,5(5) Sàng lọc ảo chất ức chế NDM-1 Nghiên cứu tiến hành sàng lọc ảo chất K pneumoniae E coli K pneumoniae E coli 5YPL, 5YPL, 3Q6X, 4EXS 3Q6X, 4EXS 5YPM 5YPM 4EYF 4EYF 3S0Z 3S0Z Ile35 Ile35 Asp124 Asp124 Leu65 Leu65 Lys125 Lys125 Met67 Met67 His189 His189 Phe70 Phe70 Cys208 Cys208 Val73 Val73 Lys211 Lys211 Trp93 Trp93 Asn220 Asn220 His120 His120 Tyr229 Tyr229 Gln123 Gln123 His250 His250 Mô hình docking tập chất ức chế Kết redocking Ba protein chứa chất đồng kết tinh chất ức chế enzym NDM-1: 4EXS chứa L-captopril, 4U4L chứa bisthiazolidin 5A5Z chứa tiopronin tiến hành redocking Kết redocking trình bày Bảng Cả hai trường hợp có giá trị RMSD đạt yêu cầu không vượt 2, nghiên cứu tiến hành sử ức chế NDM-1 tiềm cách sử dụng dụng protein 4EXS có giá trị RMSD thấp mơ hình 3D pharmacophore mơ hình 1,490 để tiến hành nghiên cứu docking 710 Chuyên Đề Dược Y Học TP Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số * 2019 Bảng 3: Kết redocking protein NDM-1 Cách Giá trị độ phân giải (Å) RMSD (Å) 4EXS (2,4 Å) 4U4L (1,9 Å) 5A5Z (2,6 Å) 1,490 1,743 1,577 1,498 1,732 1,577 Kết docking chất ức chế ban đầu Tổng cộng có 166 167 chất ức chế từ báo dock thành công vào khoang gắn kết với điểm số docking âm Chất khơng dock vào khoang có cấu trúc cồng kềnh cấu dạng protein cứng nên khó vào khoang gắn kết Điểm số docking phương thức gắn kết tần suất gắn kết chất với ion kẽm acid amin quan trọng khoang gắn kết phân tích Có thể thấy hầu hết chất liên kết với hai ion kẽm Cys208 Ngoài ra, liên kết với Lys211, Asn220 His250 chiếm phần lớn tổng số tương tác gắn kết xảy Điều cho thấy tầm quan trọng liên kết phối trí (hay ion) với kẽm, liên kết hydro với Cys208 Lys211 tương tác kỵ nước đóng vai trò quan trọng gắn kết với chất ức chế Trong số 14 chất có điểm số docking âm (chiếm tỷ lệ 8%) khoảng từ -35 đến -30 kJ/mol có chất thể hoạt tính sinh học thực nghiệm Các chất trình bày Bảng Nghiên cứu tiến hành phân tích cách thức gắn kết khoang gắn kết chất Kết mơ hình docking thể qua Hình cho thấy chất có điểm chung mạch carbon trải dài (khoảng 10 C) khoang gắn kết giúp phân tử có khả gắn kết với nhiều acid amin, điều phù hợp với khoang gắn kết NDM-1 khoang rộng thủy phân toàn kháng sinh ß-lactam Bên cạnh đó, cấu trúc chất ức chế có nhiều nhóm carboxyl liên kết ion với ion kẽm Lys211; liên kết đóng vai trò then chốt định hướng cấu dạng chất cho thủy phân xảy Ngoài ra, liên kết hydro với Lys211, Cys208, His189, Gln123, His122 Gly219 chiếm tỷ lệ cao phương thức gắn kết cho thấy phù hợp với thông tin biết gắn kết Chuyên Đề Dược Nghiên cứu Y học với chất trì cấu dạng khoang acid amin Một tương tác với tần suất xảy thấp liên kết ion amin với Asp124 acid amin gắn kết với chất phối trí với kẽm giúp trì cấu dạng khoang gắn kết Có thể thấy chất, nhóm carboxyl ngồi việc phối trí với ion kẽm đồng thời cho liên kết hydro với Cys208, điều giải thích tần suất tương tác kẽm Cys208 Ngồi ra, nhóm carboxyl khác cấu trúc chất đồng thời liên kết ion nhận liên kết hydro từ amin nhánh bên Lys211 Tóm lại, thấy nhóm carboxyl đóng vai trò quan trọng gắn kết chất ức chế Ngồi ra, có mặt nhóm amin giúp tăng khả gắn kết với khoang thông qua liên kết ion liên kết hydro So sánh tần suất tương tác chất có hoạt tính ức chế với tần suất tương tác tổng cộng 166 chất cho thấy, tất chất ức chế ưu tiên gắn kết với Cys208 qua cho liên kết hydro, với ion kẽm qua liên kết phối trí, với Lys211 qua liên kết ion nhận liên kết hydro Ngoài chất trên, chất ức chế khác tương tác nhiều với Asn220 His250 Cụ thể liên kết hydro với Asn220 tương tác kỵ nước với His250 (Hình C, D) Đây acid amin mà vai trò quan trọng việc nhận dạng thủy phân chất phối trí với kẽm qua nghiên cứu trước(1,6) Mơ hình 3D pharmacophore Tiến hành xây dựng mơ hình pharmacophore tự động Pharmacophore Elucidator MOE, kết thu 27 mơ hình pharmacophore Nghiên cứu tiến hành đánh giá mơ hình thu 18 mơ hình thỏa điều kiện đánh giá kết đánh giá trình bày Bảng Trong số 18 mơ hình thỏa điều kiện đánh giá, mơ hình số 13 có điểm số đánh giá tốt Nghiên cứu lựa chọn để tiến hành bước (Hình 2) Hai mơ hình pharmacophore tương đối giống nhau: mơ hình điểm có khoảng cách tương tự khơng gian, có điểm kỵ nước, hai 711 Nghiên cứu Y học Y Học TP Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số * 2019 điểm anion Bên cạnh đó, mơ hình đầu có điểm nhận liên kết hydro mặt chất giống với điểm anion mơ hình lại Khi so với kết docking chất ức chế ban đầu, liên kết ion hai ion kẽm liên kết hydro với Cys208, liên kết hydro với Lys211 xác định liên kết chủ đạo Ngồi mơ hình docking cho thấy chất có hoạt tính ức chế mạnh điểm số docking thấp chất có cấu trúc có mạch carbon dài chứa nhiều nhóm carboxyl tạo đồng thời liên kết ion liên kết hydro Các kết giải thích cho điểm hai mơ hình pharmacophore Bảng 4: Các chất có điểm số docking tốt hoạt tính thực nghiệm mạnh Tên Cấu trúc Hoạt tính thực nghiệm (M) 0,18 JAC-2018-73-425EDDS Đồng vận imipenem -32,487 Hoạt tính in vivo 9,3 BMC-2017-25-195133-RSSAMA Đồng vận meropenem BMC-2017-25-195133-SSSAMA Đồng vận meropenem -34,014 -31,818 N-2014-510-503RRSAMA Đồng vận meropenem -31,306 Hoạt tính in vivo (A) (C) Điểm số docking (kJ/mol) (B) (D) Hình 1: Phương thức gắn kết JAC-2018-73-425-EDDS (A) BMC-2017-25-19-5133-RSSAMA (B), BMC-2017-25-19-5133-SSSAMA (C) N-2014-510-503-RRSAMA (D) 712 Chuyên Đề Dược Y Học TP Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số * 2019 Nghiên cứu Y học Hình 2: Hai mơ hình pharmacophore lựa chọn, Hyd: điểm kỵ nước; Acc: điểm nhận liên kết hydro; Ani: điểm anion Bảng 5: Kết đánh giá mơ hình pharmacophore STT Ph4 Tập hoạt tính (67) Tập khơng hoạt tính (95) Đánh giá TP FP FN TN Se Sp Acc HH 47 20 39 56 0,547 0,737 0,617 HHa- 44 23 41 54 0,518 0,701 0,587 HHa- 32 35 26 69 0,552 0,663 0,605 Haa - 30 37 25 70 0,545 0,654 0,599 Ha 28 39 10 85 0,737 0,685 0,677 Haa 31 36 17 78 0,646 0,684 0,652 HHa 27 40 16 79 0,628 0,664 0,635 Haa- 33 34 22 73 0,600 0,682 0,635 Ha 37 30 12 83 0,756 0,735 0,719 10 Haa 31 36 13 82 0,705 0,695 0,677 11 Haa 62 90 0,500 0,592 0,569 12 aa 36 31 18 77 0,667 0,713 0,677 13 H - 37 30 12 83 0,755 0,735 0,719 14 HHa 31 36 23 72 0,574 0,667 0,617 15 35 32 14 81 0,714 0,717 0,695 16 aa 36 31 13 82 0,735 0,726 0,707 17 aaaa 37 30 17 78 0,685 0,722 0,689 18 H 27 40 88 0,794 0,688 0,689 H điểm kỵ nước, a điểm nhận liên kết hydro, d điểm cho liên kết hydro, - điểm anion Mơ hình docking pharmacophore chất thỏa Sàng lọc druglike từ tập Drugbank qua hai mơ hình pharmacophore chọn, có 457 451 chất thỏa hai mơ hình Sau gộp chung hai tập trên, kết cho tập chung gồm 462 chất Tiến hành docking chất này, 446 chất dock thành công vào khoang gắn kết NDM-1 Do chất có hoạt tính ức chế thực nghiệm nằm khoảng [-35; 30), Nghiên cứu tiến hành chọn Chuyên Đề Dược top 5% chất có điểm số docking thấp ứng với khoảng [-40; -30) tương ứng với 23 chất Về phương thức gắn kết, chất phải thỏa điều kiện liên kết phối trí với hai ion kẽm liên kết hydro với Lys211 điều kiện đủ để thỏa mơ hình docking chất ức chế từ báo Phương thức gắn kết số chất trình bày Hình Kết cuối thu 17 chất Chất có điểm số docking thấp DB07588 với điểm số 39,31 kJ/mol Trong cấu trúc phân tử, nhóm 713 Nghiên cứu Y học Y Học TP Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số * 2019 carboxyl thể vai trò việc liên kết với ion kẽm Lys211 Ngoài ra, có liên kết phụ khác nhân pyrrol với His250 nhân indol với Met67 Đây acid amin quan trọng Tương tác kỵ nước có mặt với tham gia nhân thơm acid amin His250, Asn220 Met67 Một chất dùng điều trị đau thắt ngực thỏa yêu cầu mơ hình docking, acid diaminohydroxy-propan-tetraacetic – DB12362 với điểm số docking -30,91 kJ/mol Chất có cấu trúc giống với chất có (A) hoạt tính thực nghiệm kết docking ban đầu (Hình 3) Kết sàng lọc ảo Các mơ hình docking chất ức chế NDM-1 hai mơ hình pharmacophore số 13 ứng dụng để sàng lọc chất tập Drugbank Từ sở liệu Drugbank 9101 chất sàng qua luật Lipinski chọn 7616 chất Sàng lọc qua mơ hình pharmacophore thu 462 chất; kết hợp với mơ hình mơ tả phân tử docking thu 17 chất ức chế enzym NDM-1 tiềm (B) Hình 3: Phương thức gắn kết DB07588 (A) DB12362 (B) khoang gắn kết BÀNLUẬN Mơ hình mơ tả phân tử docking cho thấy tầm quan trọng nhóm carboxyl tạo liên kết phối trí với hai ion kẽm liên kết hydro với Cys208 Lys211 thơng qua chất có điểm số docking thấp có hoạt tính mạnh thực nghiệm Với khoang gắn kết với nhiều acid amin phân cực liên kết ion liên hydro có tầm quan trọng lớn cách thức gắn kết chất ức chế Ngoài ra, tương tác kỵ nước xảy với mức độ thấp với His250, His122, Met67 Mơ hình 3D pharmacophore xây dựng bao gồm hai mơ hình số 13 gồm điểm, điểm anion, điểm kỵ nước, điểm anion điểm nhận liên kết hydro Kết hoàn toàn toàn thống với mơ hình docking 714 Kết sàng lọc sở liệu Drugbank thu 17 chất có tiềm ức chế NDM-1 Nhằm đánh giá hoạt tính sinh học thực nghiệm chất này, Nghiên cứu đề nghị tiến hành thử hoạt tính chất in vitro Ngoài ra, để sàng lọc chất có cấu trúc hơn, nghiên cứu đề nghị sàng lọc thư viện hợp chất phân lập từ thuốc cổ truyền Trung Hoa (Traditional Chinese Medicine -TCM) tập ZINC (zincpharmer.csb.pitt.edu) KẾTLUẬN Nghiên cứu mơ hình cải tiến dự đốn hoạt tính ức chế New Delhi Metallo-betalactamase-1 NDM-1 thực mơ hình mơ tả phân tử docking, mơ hình 3D pharmacophore có khả dự đốn hoạt tính ức chế NDM-1 Mơ hình 3D pharmacophore Chuyên Đề Dược Y Học TP Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số * 2019 mơ hình docking ứng dụng để sàng lọc tìm kiếm cấu trúc có khả ức chế NDM-1 ngân hàng cấu trúc Drugbank Lời cảm ơn: Nghiên cứu tài trợ Quỹ Phát triển khoa học công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) đề tài mã số 108.05-2017.12 (cho Lê Minh Trí) TÀI LIỆU THAM KHẢO Everett M, Sprynski N, Coelho A, Castandet J, Bayet M, Bougnon J, Lozano C, Davies DT, Leiris S, Zalacain M (2018) Discovery of a Novel Metallo-ß-Lactamase Inhibitor, which can Potentiate Meropenem Activity against Carbapenem-Resistant Enterobacteriaceae Antimicrob Agents Chemother, 62(5): e00074-18 Hà Thị Kiều Oanh, Võ Viết Việt, Đinh Văn Toàn, Nguyễn Tuấn Huy, Lê Quốc Hưng, Mai Thành Tấn, Thái Khắc Minh (2018) Xây dựng mơ hình dự đốn hoạt tính ức chế New Delhi metallo-β-lactamase NDM-1 Chuyên đề Dược, Y học Thành Phố Hồ Chí Minh, phụ 22 (1), 403-407 Khan S, Ali A, Khan AU (2018) Structural and functional insight of New Delhi Metallo β-lactamase-1 variants Future Med Chem, 10:221-229 Chuyên Đề Dược Nghiên cứu Y học O'neill J (2018) Tackling Drug-Resistant Infections Globally: final report and recommendations" https://amrreview.org/Publications.html [Truy cập: 01/06/2018] Seidel T, Ibis G, Bendix F, Wolber G (2010) Strategies for 3D pharmacophore-based virtual screening, Drug Discovery Today: Technologies (4), e221-e228 Sun Z, Hu L, Sankaran B, Prasad BVV, Palzkill T (2018) Differential active site requirements for NDM-1 βlactamase hydrolysis of carbapenem versus penicillin and cephalosporin antibiotics Nat Commun, 9(1):4524 Wishart DS, Feunang YD, Guo AC, Lo EJ, Marcu A, Grant JR, Sajed T, Johnson D, Li C, Sayeeda Z, Assempour N, Iynkkaran I, Liu Y, Maciejewski A, Gale N, Wilson A, Chin L, Cummings R, Le D, Pon A, Knox C, Wilson M DrugBank, 11/08/2018 [Online] Available: www.drugbank.ca [Truy cập: 11/08/2018] Ngày nhận báo: 18/10/2018 Ngày phản biện nhận xét báo: Ngày báo đăng: 01/11/2018 15/03/2019 715 ... Kết sàng lọc sở liệu Drugbank thu 17 chất có tiềm ức chế NDM-1 Nhằm đánh giá hoạt tính sinh học thực nghiệm chất này, Nghiên cứu đề nghị tiến hành thử hoạt tính chất in vitro Ngồi ra, để sàng lọc. .. loài vi khuẩn Độ đặc hiệu tỉ số chất khơng có hoạt tính khơng thỏa mơ hình với tổng chất khơng có hoạt tính, biểu thị cơng thức: Khả dự đốn khả mơ hình dự đốn chất có hoạt tính khơng hoạt tính, ... Kết sàng lọc ảo Các mơ hình docking chất ức chế NDM-1 hai mơ hình pharmacophore số 13 ứng dụng để sàng lọc chất tập Drugbank Từ sở liệu Drugbank 9101 chất sàng qua luật Lipinski chọn 7616 chất Sàng