Enzym histon deacetylase (HDAC) được xem là một trong những mục tiêu nghiên cứu phát triển các thuốc kháng ung thư, khả năng gắn kết giữa nhóm dẫn chất hydroxamic và mercaptoacetamid với HDAC2 được tiến hành nghiên cứu bằng phương pháp mô hình mô tả phân tử docking. Đồng thời, mô hình docking cũng được so sánh để tìm ra vị trí gắn kết chọn lọc cho enzym HDAC2.
Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ Số * 2014 Nghiên cứu Y học NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG GẮN KẾT GIỮA ENZYM HISTON DEACETYLASE VÀ NHÓM DẪN CHẤT HYDROXAMIC VÀ MERCAPTOACETAMID Thái Khắc Minh*, Nguyễn Hữu Nhân Tâm*, Hứa Ngọc Minh Tuyền*, Đỗ Trọng Nhất*, Đồn Cao Sơn** TĨM TẮT Mở đầu: Enzym histon deacetylase (HDAC) xem mục tiêu nghiên cứu phát triển thuốc kháng ung thư Khả gắn kết nhóm dẫn chất hydroxamic mercaptoacetamid với HDAC2 tiến hành nghiên cứu phương pháp mơ hình mơ tả phân tử docking Đồng thời, mơ hình docking so sánh để tìm vị trí gắn kết chọn lọc cho enzym HDAC2 Đối tượng phương pháp nghiên cứu: Các dẫn chất hydroxamic mercaptoacetamid xác định IC50 hoạt tính ức chế HDAC2 tiến hành nghiên cứu khả gắn kết với cấu trúc kết tinh tinh thể HDAC2 (pdb 3MAX) phần mềm LeadIT Kết bàn luận: Phân tích kết cho thấy acid amin quan trọng gắn kết nhóm dẫn chất nghiên cứu HDAC2 Phe210, Phe155, Gly154, His146, His183, Asp269, Asp181, His145, Arg39, Gly305, Trp140, Ala141 Các chất có khả gắn kết với HDAC2 tốt HDAC8 Trên HDAC2, phần dị vòng benzo(d)thiazol tỏ gắn kết hiệu với hệ thống liên kết π-π với acid amin Phe155, Phe210 Kết luận: Trong nghiên cứu mơ hình mơ tả phân tử docking tiến hành cấu trúc tinh thể chụp tia X enzym HDAC2 (3MAX) dẫn chất hydroxamic mercaptoacetamid Mơ hình mơ tả phân tử docking ứng dụng nhằm thiết kế chất có khả ức chế mạnh chuyên biệt HDAC2 nhằm mục tiêu tìm hoạt chất có khả ứng dụng điều trị ung thư Từ khóa: HDAC, docking, hydroxamic, mercaptoacetamid, ung thư, thiết kế thuốc ABSTRACT MOLECULAR INTERACTION BETWEEN HISTONE DEACETYLASE AND HYDROXAMIC, MERCAPTOACETAMIDE DERIVATIVES , Khac Minh Thai Nhan Tam Nguyen Huu, Huu Ngoc Minh Tuyen, Trong Nhat Do, Cao Son Doan * Y Hoc TP Ho Chi Minh * Vol 18 - Supplement of No - 2014: 317 - 323 Introduction: Histone deacetylase (HDAC) enzyme has recently been considered as one of the target for anticancer drug development In this study, the molecular docking model of hydroxamic derivatives on HDAC2 was analysed to figure out the different binding regions of the enzyme The results could give insight the interactions of HDACs and hydroxamic derivatives at the molecular level and helpful for design new selective HDAC inhibitors Material and methods: The hydroxamic and mercaptoacetamide derivatives (with HDAC2 IC50 values) were used to dock into X-ray crystal structure of HDAC2 (pdb 3MAX) with LeadIT software Results and discussion: The important amino acids in the binding site of HDAC2 were indicated via docking results including Phe210, Phe155, Gly154, His146, His183, Asp269, Asp181, His145, Arg39, Gly305, and Trp140 Our results also indicated that these compounds could interact with HDAC2 better than HDAC8 ∗ Khoa Dược, Đại học Y Dược TP Hồ Chí Minh Tác giả liên lạc: TS Thái Khắc Minh ĐT: 0909680385 Chuyên Đề Dược Học ** Viện Kiểm nghiệm Thuốc TW Email: thaikhacminh@gmail.com 317 Nghiên cứu Y học Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ Số * 2014 On HDAC2, the heterocyclic benzo(d)thiazole shows the effective binding with target via π- π in interaction with Phe155 and Phe210 Conclusion: This study described the molecular docking on X-ray crystal structure of HDAC2 (3MAX) and hydroxamic, mercaptoacetamide derivatives Our results could be applied to design the active, effective and selective inhibitors on HDAC2 which is useful in cancer treatment Keywords: HDAC, docking, hydroxamic, mercaptoacetamide, cancer, drug design chất hydroxamic mercaptoacetamid ĐẶT VẤN ĐỀ HDAC2 tiến hành nghiên cứu nhằm đánh Enzym histon deacetylase (HDAC) giá đánh giá quan hệ cấu trúc hoạt tính ức xem mục tiêu nghiên cứu chế HDAC2 Kết nghiên cứu có phát triển thuốc kháng ung thư HDAC giúp tìm hiểu rõ điểm gắn kết mức độ vai trò loại bỏ nhóm acetyl lysin phân tử HDAC giúp ích cho việc histon làm tăng tương tác ion thiết kế cấu trúc có hoạt tính ức chế histon tích điện dương ADN tích điện âm, HDAC chuyên biệt kết đặc chromatin ức chế q trình PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU phiên mã Hoạt động HDAC tăng bất thường làm bất hoạt khả phiên mã gen ức Cấu trúc tinh thể protein HDAC2 chế khối u.(1,3) Các chất ức chế HDACs đầu Trên ngân hàng sở liệu protein tiên đánh giá thử nghiệm lâm (protein data bank) có cấu trúc sàng hiển thị hoạt tính chống lại vài HDAC2 (mã 3MAX) công bố Cấu trúc bệnh ung thư Tuy nhiên, HDAC có 11 cấu 3max cấu trúc tinh thể HDAC2 chứa Zn2+ trúc thứ cấp khác nên hợp chất ligand đồng kết tinh LLX (N-(4ức chế không chọn lọc.(8) Vorinostat (SAHA) aminobiphenyl-3-yl)benzamid) LLX ức chế Istodax (Romidepsin) hai chất ức chế HDAC2 với IC50 HDAC2 (1h) = 0,9 μM IC50 HDAC FDA chấp thuận cho điều trị cho HDAC2 (24h)=0,027 μM, EC50 dòng tế bệnh u tế bào lympho T da vào năm bào ung thư ruột kết HCT116 1,1 nM.(7) Cấu 2006, 2009.(3,5) Tuy nhiên, giai đoạn I II trúc 3MAX sử dụng cho nghiên cứu nghiên cứu chứng minh chất ức chế docking HDAC2 HDAC khơng chọn lọc gây Cơ sở liệu nhiều tác dụng phụ sụt cân, tiêu chảy, rối Hoạt tính ức chế HDAC2 xác định loạn vị giác, thay đổi điện giải, rối loạn đông huỳnh quang với Trichostatin A (TSA) máu, mệt mỏi, loạn nhịp tim Vì thách chất chuẩn.(2) Hai tập hợp sở liệu sử thức xác định tế bào ung thư dụng nghiên cứu mơ hình mơ tả phân tử định liên quan đến loại HDAC docking bao gồm (i) Tập liệu 1: Tập hợp 21 thiết kế chất ức chế chọn lọc nhắm đến tế chất dẫn xuất từ hydroxamic bào ung thư mà không ảnh hưởng đến tế mecaptoacetamid xác định giá trị IC50 bào thường(1) hoạt tính ức chế HDAC8 HDAC2.(2,4) Tập có Việc ức chế HDAC2 có tác dụng điều trị ung bốn nhóm cấu trúc biphenyl thư vú (thông ức chế tăng sinh tế bào, cảm hydroxamic, biphenyl mercaptoacetamid, ứng già hóa chết có lập trình apotosis phenylthiazol hydroxamic vị trí ortho tế bào), ung thư ruột kết (trì hỗn phát triển tế meta (Hình 1); (ii) Tập liệu 2: Tập hợp liệu bào ung thư) u nguyên bào thần kinh (can 16 chất xác định giá trị IC50 hoạt tính thiệp vào q trình biệt hóa gen) Trong đề tài ức chế HDAC8.(4) Tập có bốn nhóm cấu trúc này, mơ hình mơ tả phân tử docking dẫn 318 Chuyên Đề Dược Học Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ Số * 2014 từ dẫn chất triazolyl hydroxamic trình bày Hình Biphenyl amidohydroxamic IC50 HDAC2= 0,046 μM – 0,364 μM Phenylthiazol amido hydroxamic vị trí ortho IC50 HDAC2= 0,014 μM – 0,222 μM Nghiên cứu Y học Mơ hình mơ tả phân tử docking Phần mềm FlexX tích hợp LeadIT sử dụng nghiên cứu docking với thuật tốn “trùng khớp tam giác” Triangle matching (6) Các thơng số cài đặt cho trình docking với số kết tối đa cho bước lặp 1000, số kết tối đa cho phân mảnh ligand 200, giữ lại 10 cấu dạng có giá trị lượng docking thấp KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Cấu trúc tinh thể HDAC2 Biphenyl amido mercaptoacetamid IC50 HDAC2= 2,76 μM – >30 μM Phenylthiazol amido hydroxamic vị trí meta IC50 HDAC2=