Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu này nhằm mục đích khảo sát khả năng gắn kết của một số nhóm cấu trúc khác nhau trong cơ sở dữ liệu thu thập với bơm ngược NorA được xây dựng từ kỹ thuật mô tả tương đồng bằng mô hình nghiên cứu docking phân tử. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nghiên cứu Y học Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ Số * 2014 NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH DOCKING TRÊN CÁC CHẤT ỨC CHẾ BƠM NOR-A CỦA STAPHYLOCOCCUS AUREUS Thái Khắc Minh*, Phan Thiện Vy*, Đào Thị Thu Hằng*, Ngơ Triều Dủ* TĨM TẮT Mở đầu: Đề kháng kháng sinh vấn đề nghiêm trọng sức khỏe cộng đồng Một chế đề kháng kháng sinh quan trọng vi khuẩn tạo bơm đề kháng đẩy kháng sinh nguyên nhân đề kháng đa kháng sinh Cơ chế khám phá Staphylococcus aureus (SA) đề kháng quinolon berberin thơng qua bơm NorA Hiện tại, nhiều nhóm cấu trúc nghiên cứu chứng minh khả ức chế bơm NorA SA Mục tiêu : Nghiên cứu nhằm mục đích khảo sát khả gắn kết số nhóm cấu trúc khác sở liệu thu thập với bơm ngược NorA xây dựng từ kỹ thuật mô tả tương đồng mơ hình nghiên cứu docking phân tử Đối tượng phương pháp nghiên cứu : Phần mềm FlexX tích hợp LeadIT sử dụng để nghiên cứu mô hình mơ tả phân tử docking 96 dẫn chất thuộc 16 nhóm cấu trúc khác thu thập từ 11 báo với giá trị sinh học IC50 và/hoặc % đào thải EtBr vị trí gắn kết mơ hình bơm NorA xây dựng kỹ thuật mơ tả tính tương đồng homology sử dụng server tự động I-Tasser Kết bàn luận : Phân tích kết docking cấu trúc bơm Nor-A cho thấy có tương quan thấp hoạt tính sinh họ điểm số docking Các acid amin đóng vai trò quan trọng việc gắn kết với ligand khoang trung tâm bao gồm Lys127, Gln51, Trp293; Walker B có His379, Phe306, Trp201 Phe259 Mơ hình docking cho thấy EJMC-2008-2453-14 JMC-2012-3568-3G hai ligand có lực cao với NorA khoang trung tâm, phù hợp với giá trị hoạt tính thực nghiệm; EJMC-2008-2453-9 ligand có lực cao với NorA Walker B Kết luận: Mơ hình homology NorA xây dựng từ server tự động I-Tasser có chất lượng tốt độ tin cậy cao Hoạt tính ức chế bơm NorA dẫn chất khả gắn kết vào khoang trung tâm và/hoặc Walker B Từ khóa: Docking, chất ức chế bơm, Nor-A, Staphylococcus aureus, đề kháng kháng sinh ABSTRACT MOLECULAR DOCKING MODELLING ON STAPHYLOCCOCUS AUREUS NOR-A EFFLUX PUMP INHIBITORS Khac-Minh Thai, Phan Thien Vy, Dao Thi Thu Hang, Ngo Trieu Du * Y Hoc TP Ho Chi Minh * Vol 17 - Supplement of No - 2013: 336 - 341 Background : Overexpression of efflux pumps is an important mechanism by which bacteria evade effects of multiple substrate antimicrobial agents This mechanism has been discovered in quinolone and berberine resistant Staphylococcus aureus (SA) via NorA pump Sevaral classes of compounds have been studied and demonstrated for the SA NorA inhibition activity Objectives : The aim of this study was to probe the binding capacity of the efflux pump inhibitors on NorA pump homology structure by using molecular docking model ∗ Khoa Dược, Đại học Y Dược TP Hồ Chí Minh Tác giả liên lạc: TS Thái Khắc Minh ĐT: 0909680385 336 ** Viện Kiểm nghiệm Thuốc TW Email: thaikhacminh@gmail.com Chuyên Đề Dược Học Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ Số * 2014 Nghiên cứu Y học Materials and methods: FlexX software integrated in LeadIT was used for molecular docking studies of 96 derivatives of 16 different structure groups collected from 11 scientific articles with IC50 and/or percent reduction of EtBr efflux on binding sites of NorA pump homology model derived from I-Tasser server Results and Discussion: Docking results indicated that there was a low correlation between biological activities and docking scores Amino acids played important role in center cavity were Lys127, Gln51 and Trp293; in Walker B were His379, Phe306, Trp201 and Phe259 Docking studies showed that EJMC-2008-245314 and JMC-2012-3568-3G were the highest affinity ligands at center cavity of Nor-A and these results were suitable with experimental activity values At Walker B of Nor-A, EJMC-2008-2453 -9 was the ligand with high Nor-A affinity Conclusion: NorA homology models developed from I-Tasser server gave good quality and high reliability NorA pump inhibition activity of these derivatives indicated the binding ability to the central cavity and/or Walker B of NorA structure Key words : Docking, inhibitors, Nor-A, Staphylococcus aureus, antibiotic resistance phenylpiperidin ức chế tái hấp thu chọn lọc ĐẶT VẤN ĐỀ polyacylat oligoserotonin (PSSRI)(3,7), Đề kháng kháng sinh, hệ việc (10) (15,16) , chất kháng khuẩn saccharid , diterpen lạm dụng thuốc biến đổi thu nhận gen () có nguồn gốc thực vật cấu trúc khác(1) có đề kháng vi sinh vật,(17) vấn đề khả ức chế bơm NorA SA, làm tăng nghiêm trọng sức khỏe cộng đồng nồng độ tác dụng quinolon sử dụng nay, khiến cho phác đồ điều trị thông thường trở kết hợp Tuy nhiên nay, có vài nên khơng hiệu Nhiều chủng vi khuẩn ví dụ chất ức chế NorA thiết kế hợp lý Staphylococcus aureus (SA) đề kháng với mối quan hệ cấu trúc – tác dụng (SAR) kháng sinh hệ vancomycin, chất ức chế NorA biết đến nghiên daptomycin, linezolid(1) Vi khuẩn đề kháng cứu nhóm tác giả Zhang (2010); Brincat kháng sinh theo nhiều cách khác nhau, (2011) Sabatini (2011).(13) Trong nghiên cứu chế bơm ngược đẩy thuốc ngồi quan này, mơ hình mô tả phân tử docking sử tâm đặc biệt liên quan đến tượng đa đề dụng để khảo sát khả gắn kết kháng vi khuẩn(1) Bơm ngược NorA thuộc nhóm cấu trúc kể với bơm NorA SA nhóm Major Facilitator Superfamily (MFS - Liên xây dựng từ kỹ thuật mô tả tương đồng họ nhóm điều phối chính) đóng vai trò quan PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU trọng việc tạo tính đề kháng quinolon, ethidium berberin SA(2) Cơ sở liệu Những nghiên cứu gần cho thấy nhiều nhóm cấu trúc khác dẫn chất Ncaffeoylphenalkylamid(9), dẫn chất benzothiazin(6,12), dẫn chất thiopyrano-pyridinylquinolon(11), fluoro-quinolon(4), pyrazolo (4,3c)(1,2) benzothiazin 5,5-dioxid(13), nhóm cấu trúc Chuyên Đề Dược Học Tổng cộng 96 dẫn chất thuộc 16 nhóm cấu trúc thu thập từ 11 báo(1,3,4,5,7,8,9,12,13,14,15) sử dụng để nghiên cứu mơ hình docking bơm NorA trình bày Hình 337 Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ Số * 2014 Nghiên cứu Y học R N-caffeoylphenalkylamid Benzothiazin Các hợp chất diterpen Bisaryl ure Phenylpiperidin (PSSRI) Thiopy13ranopyridinylquinolon A N N Cl NH S OO Thiopyranopyridinylquinolon Polyacylat oligosacharid Hình 1: Các nhóm cấu trúc liệu xây dựng mơ hình docking KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Cấu trúc bơm NorA dựa vào kỹ thuật mơ tả tính tương đồng Ba mơ hình cấu trúc bơm NorA dựa vào kỹ thuật mơ tả tính tương đồng (Bảng 1) xây dựng server I-TASSER có dạng hình học với đĩa cấu trúc (TM-Score > 0,5) Mơ hình chọn cho nghiên cứu có độ tin cậy (C-Score = 1,35) chất lượng (mật độ đám =0,91) cao 338 Bảng 1: Các thông số để đánh giá mơ hình homology STT Tên mơ hình C-Score Model 1,35 Model -1,24 Model -2,51 TM-Score 0,9 ±0,06 0,9 ±0,06 0,9 ±0,06 RMSD Mật độ đám 4,0 ±2,7 0,91 4,0 ±2,7 0,07 4,0 ±2,7 0,02 Xác định vị trí gắn kết MOE Kết docking sơ (10 pose cho hợp chất) xác định vị trí gắn kết ligand lực cao tương ứng với khoang trung tâm (đường chất - Hình 2.A.) Walker B (vùng gắn kết ATP - Hình 2.B.) Chuyên Đề Dược Học Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ Số * 2014 A Nghiên cứu Y học B Hình 2: Cấu trúc bơm NorA vị trí gắn kết xác định kết docking MOE Mơ hình mơ tả phân tử nhóm cấu trúc vị trí khoang trung tâm NorA ) tích hợp vào fluoroquinolon làm gia tăng đáng kể hoạt tính ức chế bơm NorA Trong tổng số 96 chất, có 94 chất docking thành công vào khoang trung tâm bơm NorA Điểm số docking thay đổi từ -35,05 KJ/mol đến +4,5 KJ/mol Nguyên nhân docking không thành công (JNP-2006-406-10, JNP-2006-406-16, JAC2007-1247-27) hay điểm số docking cao (PC-200563-22) chất có cấu trúc cồng kềnh protein FlexX bị giảm linh động so với thực tế Trong dẫn chất bisaryl ure (EJMC-20082453-25, EJMC-2008-2453-26 EJMC-2008-245327), EJMC-2008-2453-27 chất có điểm số docking thấp (-20,33 KJ/mol) Về mặt cấu trúc, EJMC-2008-2453-27 khơng có nhóm phân tử so với chất lại, cho thấy bisaryl ure khơng có nhóm phân tử có lực tốt với bơm NorA Các acid amin Ser219, Ser55, Phe300, Trp293, Lys127, Thr113, Gln51, Tyr131, Phe16, Pro110 tương tác với 10 ligand có điểm số docking thấp (