Ứng dụng phương pháp thiết kế và phân tích dữ liệu insilico (isida) trong thiết kế hợp chất acid hydroxamic mới ức chế HDAC2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA Y DƢỢC ĐOÀN VIỆT NGA ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ VÀ PHÂN TÍCH DỮ LIỆU IN SILICO (ISIDA) TRONG THIẾT KẾ HỢP CHẤT ACID HYDROXAMIC MỚI ỨC CHẾ HDAC2 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƢỢC HỌC Hà Nội – 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA Y DƢỢC Người thực hiện: ĐOÀN VIỆT NGA ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ VÀ PHÂN TÍCH DỮ LIỆU IN SILICO (ISIDA) TRONG THIẾT KẾ HỢP CHẤT ACID HYDROXAMIC MỚI ỨC CHẾ HDAC2 KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƢỢC HỌC Khóa: QH.2013.Y Người hướng dẫn: TS LÊ THỊ THU HƢỜNG TS PHẠM THẾ HẢI Hà Nội – 2018 LỜI CẢM ƠN Trước hết, tơi xin tỏ lịng biết ơn sâu sắc gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Lê Thị Thu Hƣờng, công tác môn Dược liệu Dược học cổ truyền khoa Y Dược Trường Đại học Quốc gia Hà Nội người thầy tận tình trực tiếp bảo, động viên, hướng dẫn để tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn TS Phạm Thế Hải công tác Trường Đại học Dược Hà Nội giúp đỡ tơi suốt thời gian qua Bên cạnh đó, tơi xin gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo, thầy cô Khoa Y Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội giúp đỡ, tạo điều kiện để làm khóa luận, học tập, nghiên cứu, rèn luyện Khoa suốt năm học qua Sau cùng, xin bày tỏ lịng 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 hoàn thành luận văn Dù cố gắng kiến thức, kỹ thời gian thực cịn hạn hẹp, tơi khó tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận ý kiến đóng góp thầy để khóa luận tơi hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn Hà Nội, Ngày 25 tháng năm 2018 Sinh viên Đồn Việt Nga GIẢI THÍCH CHỮ VIẾT TẮT CCC Tính phù hợp hệ số tương quan CSDL Cơ sở liệu HDAC Histone deacetylase HDAC2 Histone deacetylase IC50 Nồng độ ức chế 50% MAE Sai số tuyệt đối MLR Phương pháp hồi quy tuyến tính đa biến PS Tập kiểm tra Q2 Hệ số tương quan chéo Q2LOO Hệ số xác định cho tập kiểm tra QSAR RMSE Tương quan định lượng cấu trúc – tác dụng Sai số toàn phương SAHA Suberoylanilide hydroxamic acid TS Tập huấn luyện TSPT Tham số phân tử DANH MỤC CÁC HÌNH Hình1.1: Q trình acetyl hóa histone / deacetyl hóa điều chỉnh enzyme HAT HDAC Hình 1.2: Cấu tạo trung tâm hoạt động HDAC Hình 1.3: Mối liên quan dạng HDAC khác tới trình sinh trưởng phát triển tế bào Hình 1.4: Cấu trúc số dãy acid hydroxamic tổng hợp 13 Việt Nam 13 Hình 2.1: Cấu trúc hóa học 45 dẫn xuất acid hydroxamic 20 thu thập 20 Hình 2.2: Các bước xây dựng mơ hình QSAR ứng dụng mơ hình thiết kế dự đoán 22 Hình 2.3: Cơ chế đếm mảnh cấu trúc mô tả phân tử ISIDA 23 Hình 2.4: Biểu di n cơng thức N- 5-hydroxypyridin-2-yl acetamide theo chương trình tơ màu gắn nhãn 24 Hình 2.5: Hai loại mảnh cấu trúc theo chuỗi nhánh với phân loại: nguyên tử liên kết, nguyên tử, liên kết 25 Hình 3.1: Các mảnh cấu trúc sử dụng mơ hình QSAR 29 Hình 3.2: Các mảnh cấu trúc quan trọng lựa chọn mơ hình M1, M2 M3 phản ánh mối tương quan định lượng cấu trúc hoạt tính sinh học ức chế enzyme HDAC2 34 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Các chất ức chế HDAC thử nghiệm lâm sàng 11 Bảng 2.1: Giá trị IC50 thực nghiệm 45 hợp chất CSDL 21 Bảng 3.1: Các thơng số đánh giá chéo độ thích hợp mơ hình tuyến tính tập TS 31 Bảng 3.2: Tính tốn khả dự đốn mơ hình tuyến tính tập PS 32 Bảng 3.3: Cấu trúc giá trị dự đoán IC50 hợp chất thiết kế .36 Bảng 3.4: Dẫn xuất khung 4a 37 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Thực trạng mắc bệnh ung thư tử vong ung thư 1.1.1 Thực trạng mắc bệnh ung thư tử vong ung thư giới 1.1.2 Thực trạng mắc bệnh ung thư tử vong ung thư Việt Nam 1.2 Tổng quan HDAC 1.2.1 Khái niệm histon deacetylase 1.2.2 Phân loại histon deacetylase 1.2.3 Mối liên quan ung thư hoạt động bất thường HDAC2 .7 1.3 Các chất ức chế histon deacetylase 10 1.3.1 Trên giới 10 1.3.2 Tại Việt Nam 11 1.3.3 Cấu trúc chất ức chế HDAC 13 1.3.4 Cơ chế tác dụng chất ức chế HDAC 14 1.4 Mơ hình tƣơng quan định lƣợng tính chất – tác dụng (QSAR) .15 1.4.1 Lịch sử QSAR 15 1.4.2 Đại cương QSAR 15 1.4.3 Quy trình xây dựng mơ hình QSAR 16 CHƢƠNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1 Nguyên liệu 20 2.1.1 Cơ sở liệu (CSDL) 20 2.2 Phương pháp nghiên cứu 21 2.2.1 Phương pháp thiết kế dự đoán hợp chất thiết kế mơ hình QSAR từ mảnh cấu trúc 21 2.2.2 Tính tốn tham số phân tử 23 2.2.3 Thiết k ế tập huấn luyện tập kiểm tra 25 2.2.4 Xây dựng mơ hình 26 2.2.5 Đánh giá mơ hình 26 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 27 3.1 Kết 27 3.1.1 Các mơ hình QSAR thu 27 3.1.2 Đánh giá mơ hình 30 3.1.3 Ứng dụng thiết kế hợp chất dự đốn hoạt tính .34 3.2 Bàn luận 37 3.2.1 Về phương pháp tính tốn tham số phân tử 37 3.2.2 Về mơ hình QSAR 37 3.2.3 Về thiết kế hợp chất 38 3.2.4 Kết dự đoán khả ức chế HDAC2 hợp chất acid hydroxamic 38 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO MỞ ĐẦU Theo báo cáo thống kê tổ chức Y tế giới WHO , ung thư bệnh giết người hàng đầu giới năm với khoảng 14 triệu ca phát 8,2 triệu trường hợp tử vong số liệu tính đến hết năm 2012, theo báo cáo số 297, cập nhật tháng năm 2014 Dự báo, số lượng bệnh nhân mắc tăng lên 70% thập kỷ tới So với giới, Việt Nam thuộc nhóm nước đứng thứ tỉ lệ mắc ung thư [27] Trước tình hình đó, việc nghiên cứu phát triển thuốc chống lại ung thư mối quan tâm hàng đầu nhà khoa học, có Việt Nam Tuy nhiên, trình nghiên cứu phát triển thuốc nói chung thuốc điều trị ung thư nói riêng chủ yếu dựa phương pháp thực nghiệm thử-lỗi với nhược điểm tốn thời gian, tiền bạc cho hiệu thấp [30] Ngoài ra, thuốc điều trị ung thư nhiều hạn chế Do yêu cầu cấp bách đặt phải nghiên cứu phát triển thuốc chống ung thư mới, có tác dụng chọn lọc đích phân tử nhằm phát huy tối đa hiệu quả, độc Nhờ tiến di truyền học sinh học phân tử, Histon deacetylase (HDAC) đích tác dụng phân tử cho điều trị ung thư, HDAC2 thuộc nhóm I đánh giá đích phân tử quan trọng có biểu q mức q trình deacetyl hoá histon xảy hầu hết dịng tế bào ung thư người [14, 66] Vì vậy, chất ức chế HDAC2 trở thành tác nhân chống ung thư đầy triển vọng [6, 8, 43] Hiện nay, giới Việt Nam có nhiều nghiên cứu xác định, phát thử hoạt tính hợp chất ức chế HDAC2 có nguồn gốc tự nhiên tổng hợp hóa học [3-5] Trong nhóm chất ức chế HDAC2, acid hydroxamic nhóm chất quan tâm ý tập trung nghiên cứu nhiều có cấu trúc đơn giản, có khả tổng hợp với điều kiện Việt Nam Acid hydroxamic có 2+ nhóm –NHOH tạo phức bền với Zn trung tâm hoạt động HDAC2 mang lại hoạt tính ức chế enzyme mạnh Để vừa tiết kiệm thời gian cơng sức tính đặc hiệu, nghiên cứu lựa chọn thực theo phương pháp thiết kế thuốc hợp lý dựa khung cấu trúc acid hydroxamic Trong năm gần đây, nghiên cứu sàng lọc hợp chất ức chế HDAC2 dựa phương pháp trợ giúp máy tính, hay cịn gọi phương pháp in silico trở thành hướng mới, đầy tiềm [48] Các mơ hình in silico mơ hình tốn học thể mối quan hệ định lượng cấu trúc hoạt tính (QSAR – Quantitive Structure Activity relationships), ứng dụng chủ yếu dự đốn hoạt tính chế tác dụng, sàng lọc virtual screening hợp chất có hoạt tính từ sở liệu hợp chất Tuy nhiên ngày nay, thay phải sàng lọc hàng triệu hợp chất từ thư viện để tìm hợp chất dẫn đường-điểm khởi đầu cho thiết kế thuốc, phương pháp dựa mảnh cấu trúc FBDD-Fragment based drug discovery bắt đầu với tập hợp phân tử cấu trúc nhỏ dựa cấu tạo đích đồng thời mảnh cấu trúc ứng dụng thiết kế hợp chất Một số FBDD sử dụng phổ biến mô tả phân tử thiết kế phân tích liệu in silico (ISIDA-In Silico design and Data Analysis Với mô tả phân tử ISIDA, trình thiết kế thuốc điều trị ung thư tối ưu hóa ứng dụng linh hoạt mô tả sàng lọc, dự đoán thiết kế hợp chất Từ vấn đề nêu trên, mục tiêu chung nghiên cứu “Ứng dụng mô tả phân tử ISIDA thiết kế hợp chất ức chế enzyme histone deacetylase điều trị ung thư” Với mục tiêu cụ thể: - Xây dựng mơ hình tốn học QSAR sử dụng mô tả phân tử ISIDA định lượng cấu trúc hoạt tính ức chế HDAC2 - Đánh giá mơ hình QSAR theo thơng số thống kê - Ứng dụng mơ hình xây dựng sàng lọc, dự đoán thiết kế hợp chất Dựa tiêu thông số đánh giá nêu, ba mơ hình đạt u cầu 2 2 chí giá trị Q cao, mơ hình M3 cho kết tốt với Q F1, Q F2, Q F3 32 0,80; 0,79; 0,82 Các giá trị chứng tỏ khả dự đốn hoạt tính sinh học tốt mơ hình hợp chất mà mơ hình chưa gặp, mơ hình M3 Như vậy, ba mơ hình đạt đánh giá nội đánh giá ngoại đồng nghĩa với việc mơ hình QSAR tiếp tục ứng dụng bước sàng lọc, dự đoán thiết kế hợp chất 3.1.2.3 Giải thích chế Đây bước quan trọng để từ định hướng thiết kế hợp chất Cả ba mơ hình M1, M2, M3 xây dựng tập mảnh cấu trúc khác cho kết tốt, từ ta hồn tồn tìm biến có ảnh hưởng tới hoạt tính sinh học Ở đây, nghiên cứu ra, giải thích cụ thể vai trị mảnh cấu trúc mang hoạt tính chức thực mô tả mảnh cấu trúc ISIDA Dựa mơ hình MLR xây dựng đánh giá, việc tìm xác mảnh cấu trúc có đóng góp tới hoạt tính ức chế HDAC2 dựa số toán học Các phân tử bơi xám có hệ số giá trị âm CNVcoefficient of negatives values mơ hình, đồng nghĩa yếu tố tăng cường hoạt động ức chế giảm giá trị IC 50 Ngược lại, hệ số có giá trị dương CPVcoefficients with positive value làm tăng giá trị IC50 giúp mảnh cấu trúc làm giảm hoạt tính ức chế Xét trọng số phân tử Kết hợp mơ hình, chúng tơi tìm mảnh cấu trúc giữ vai trị quan trọng đóng góp vào hoạt tính ức chế HDAC2 Hình 3.2 33 Hình 3.2: Các mảnh cấu trúc quan trọng đƣợ c lựa chọn mơ hình M1, M2 M3 phản ánh mối tƣơng quan định lƣợ ng cấu trúc hoạt tính sinh học ức chế enzyme HDAC2 3.1.3 Ứng dụng thiết kế hợp chất dự đốn hoạt tính 3.1.3.1 Thiết kế hợp chất Từ mảnh cấu trúc trên, dựa khung hydroxamic lựa chọn, tiến hành tổ hợp mảnh cấu trúc để tạo thành nhóm dẫn tới cho hợp chất tự động Thuật giải di truyền [1] Kết quả, thời gian ngắn, cách mảnh cấu trúc lắp ghép nhanh chóng với trường hợp xảy ra, giúp tạo hàng nghìn hợp chất Thuật giải di truyền dựa chế chọn lọc tiến hóa tự nhiên: “Trong hệ, tập sinh vật tạo cách lai ghép nhân tố thích hợp với mơi trường sinh vật hệ cũ với xuất đột biến ngẫu nhiên cá thể hệ mới” Vận dụng chế này, thuật toán mã hoá tất tham số cấu trúc ban đầu nhi m sắc - biểu di n vec tơ Từ nhi m sắc thể ban đầu này, tạo ngẫu nhiên quần thể Quần thể đánh giá từ nhi m sắc thể thích nghi tức có hàm mục tiêu Q cao chọn làm khung để tạo quần thể Quy trình làm tăng Q tồn nhi m sắc thể cách truyền đặc tính cấu trúc thuận lợi từ quần thể sang quần thể khác Sau số chu kỳ tìm kiếm đánh giá, cuối ta tìm nhi m sắc thể mơ hình phù hợp với giá trị Q cao 34 Các bước thực thuật giải di truyền: Khởi tạo quần thể ban đầu file đầu vào lưu dạng file.mdd chứa liệu tên, mơ tả phân tử tính tốn phần mềm Dragon 6.0, giá trị log IC50 hợp chất tập huấn luyện Xác định hàm mục tiêu fitness cho cá thể quần thể Hàm mục tiêu nghiên cứu giá trị Q Tạo quần thể cách lai ghép chéo crossver từ cá thể có chọn lọc selection , đồng thời tạo đột biến mutation quần thể theo xác suất định Quá trình thực thông qua cài đặt giải thuật di truyền Genetic Algorithm set up Các cá thể quần thể sinh thay cho cá thể quần thể cũ Nếu điều kiện dừng, giải thuật dừng lại trả cá thể tốt với giá trị hàm mục tiêu Sau đó, khung cấu trúc lọc lần thứ việc kiểm tra xem cấu trúc cơng bố trước hay chưa cách tìm cấu trúc đồng dạng theo SMILES trang web https://scifinder.cas.org/ 3.1.3.2 Sử dụng mơ hình QSAR xây dựng để dự đốn hoạt tính Bước lọc thứ hai dự đốn hoạt tính IC50 hợp chất thiết kế mơ hình xây dựng Sử dụng phần mềm ISIDA phiên 2.0 tính tốn tham số phân tử biến, thay vào mơ hình QSAR M1, M2, M3 xây dựng được, lấy trung bình cộng kết IC 50 dự đoán Từ cấu trúc tính tốn, lọc cấu trúc có giá trị IC50 dự đốn tốt quan trọng cấu trúc thiết kế phải có khả tổng hợp phù hợp điều kiện thực tế 35 Bảng 3.3: Cấu trúc giá trị dự đoán IC50 hợp chất thiết kế Ký hiệu Cấu trúc 1a 2a 3a 4a 5a 6a SAHA Từ khung thiết kế, chọn khung có tác dụng ức chế HDAC2 tốt Có IC50 dự đoán thấp 4a Thiết kế số nhóm khả thi dựa mảnh định hướng thiết kế nhằm tạo dẫn chất 4a 4b 4c Bảng 3.4 36 Bảng 3.4: Dẫn xuất khung 4a STT 4a 4b 4c 3.2 Bàn luận 3.2.1 Về phương pháp tính tốn tham số phân tử Trước đấy, số phần mềm tính tốn tham số phân tử sử dụng rộng rãi để tính toán chuyển đổi hợp chất CSDL sang dạng mô tả phân tử DRAGON, TOMOCOMD-CARDD Các phần mềm tính tốn TSPT ứng dụng xây dựng mơ hình Phần mềm tính tốn DRAGON cho phép tính tốn 4885 TSPT khác nhau, cấu trúc cần mơ tả biểu di n dạng SMILES sau mã hóa theo thơng tin mơ tả: tham số OD đếm số nguyên tử số lượng C,O,N ; tham số 1D mô tả dạng chuỗi, số lượng mảnh, nhân thơm, ; tham số 2D mơ tả vị trí, thứ tự nguyên tử liên kết cuối tham số 3D mô tả đặc điểm không gian phân tử [26] Danh sách mã hóa xây dựng sẵn, sau mơ tả, vân tay tìm kiếm điện tử đếm xuất mơ tả TSPT cấu trúc t xác định đóng góp TSPT mơ hình định lượng Việc xác định TSPT có vai trị tăng cường hoạt tính giúp định hướng thiết kế, sau cần sử dụng phần mềm ChemDraw vẽ mảnh cấu trúc có dựa mơ tả DRAGON sẵn có thiết kế, lắp ghép mảnh cấu trúc để hình thành hợp chất Trong đó, mơ tả phân tử ISIDA cho phép tìm ki ế m theo mảnh cấu trúc hóa học (theo biểu di n SMILES), xây dựng mơ hình v ới biến mảnh cấu trúc xác sau trực tiếp lắp ghép mảnh c ấu trúc để thiết kế hợp chất Chính vậy, phương pháp tính tốn TSPT phần mềm ISIDA giúp rút ngắn thời gian, đường xây dựng mơ hình QSAR đến thiết kế hợp chất có hoạt tính sinh học 3.2.2 Về mơ hình QSAR Hiện nay, xây dựng mơ hình QSAR bước quan trọng 37 trình nghiên cứu phát triển, ứng dụng nhiều lĩnh vực dược phẩm, y học, hóa học, sinh học…Bước nghiên cứu kết hợp kỹ thuật tính tốn TSPT, kỹ thuật xác suất thống kê trí tuệ nhân tạo để xây dựng đánh giá mơ hình, giúp tối ưu hóa mơ hình nhằm tìm biểu thức định lượng gần sát v ới giá trị thực tế mối quan hệ biến phụ thuộc TSPT Mơ hình xây dựng với 24 mảnh cấu trúc mô tả theo đặc điểm cấu trúc tính chất hóa học đảm bảo tính xác biểu di n TSPT Kỹ thuật hồi quy tuyến tính đa biến kĩ thuật đơn giản, mơ hình QSAR xây dựng d dàng vai trị đóng góp biến thay đổi tới biến phụ thuộc Tuy nhiên, nghiên cứu dừng lại xây dựng mơ hình QSAR, thiết kế hợp chất dự đốn khả ức chế HDAC2 thơng qua tính toán giá trị IC50 mà chưa kết hợp với đánh giá tính giống thuốc docking khơng xác định khả gắn kết tương tác với đích phân tử dược động học hợp chất Bên cạnh đó, CSDL sử dụng để xây dựng mơ hình cịn hạn chế số lượng thu thập từ báo đảm bảo hai điều kiện tìm kiếm cấu trúc acid hydroxamic đích phân tử HDAC2 3.2.3 Về thiết kế hợp chất Thiết kế thuốc hợp lý dựa mảnh cấu trúc chiến lược giúp rút ngắn thời gian, cho hiệu tác động tới đích phân tử cao chọn lọc Bằng việc xác định mảnh cấu trúc có đóng góp cao tới hoạt tính ức chế HDAC2, nghiên cứu nhanh chóng thực hiệ n thiết kế tự động thay đổi vùng cầu nối nhận diện 2+ bề mặt, giữ nguyên vùng cấ u trúc acid hydroxamic tạo phức với Zn Với mô tả phân tử ISIDA, mảnh cấu trúc định lượng biểu di n mối liên quan trực tiếp tới biến đáp ứng mô hình QSAR khả sử dụng trực tiếp để thiết kế hợp chất việc thiết kế hợp chất xác nhanh chóng Đây ưu điểm vượt trội mô tả phân tử so với mô tả phân tử khác Tuy nhiên, nghiên cứu thiết kế hợp chất mới, thiết kế dựa mả nh c ầ u trúc cách định lượng cần kết hợp phương pháp thiết kế thủ công d ự a mảnh tương đồng cấu trúc để đảm bảo xảy trường hợp có hợp chất 3.2.4 Kết dự đốn khả ức chế HDAC2 hợp chất acid hydroxamic So với 45 hợp chất có khả ức chế HDAC2 CSDL biết, giá trị IC50 dự đoán hợp chất lựa chọn cuối Bảng 3.3 nằm 38 khoảng giá trị IC50 hợp chất biết CSDL Đây giá trị dự đoán sàng lọc ban đầu trước đánh giá dược động học tổng hợp, giá trị IC50 dự đốn phù hợp, khơng có chênh lệch q lớn so với SAHA – phân tử thuốc sử dụng điều trị ung thư Tác dụng sinh học phân tử hợp chất phụ thuộc vào khả liên kết với đích phân tử, dược động học Chính vậy, bước đầu tìm phân tử tốt để tiến hành đánh giá thử hoạt tính 39 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Dựa sở lý thuyết cấu trúc hợp chất ức chế HDAC2 để lựa chọn khung sở acid hydroxamic kết hợp sử dụng mô tả mảnh cấu trúc ISIDA, rút kết luận sau Xây dựng thành cơng mơ hình tốn học QSAR sử dụng kỹ thuật MLR, định lượng mối quan hệ giá trị IC50 ức chế hoạt động enzyme HDAC2 mảnh cấu trúc ISIDA: M1 M2 M3 Cả ba mơ hình đánh giá có độ tuyến tính khả dự đốn cao thơng qua thông số thống kê Ứng dụng mô hình xây dựng thiết kế hợp chất có khả ức chế HDAC2 sử dụng mơ hình xây dựng để dự đốn hoạt tính sàng lọc Dựa mơ hình MLR, nghiên cứu tìm mảnh cấu trúc có liên quan cao tới hoạt tính Các mảnh cấu trúc xếp đảm nhiệm vai trò vùng nhận diện vùng cầu nối cấu trúc acid hydroxamic Kết tìm hợp chất có cấu trúc acid hydroxamic mới, chưa công bố trước với giá trị IC50 dự đốn khơng q cao đặc biệt, dẫn xuất 4a có giá trị IC50 tương đương SAHA-một thuốc ức chế HDAC lưu hành thị trường Như vậy, nghiên cứu giúp định hướng cách nhanh chóng, tập trung mảnh cấu trúc đảm nhận vai trị hoạt tính chính, loại bỏ dạng cấu trúc làm giảm ức chế HDAC2, từ giúp hình thành khung cấu trúc cho bước thiết kế hợp chất hiệu quả, đặc hiệu hơn, góp phần rút ngắn thời gian chi phí cho điều trị ung thư trúng đích 40 KIẾN NGHỊ Để tiếp tục phát triển kết nghiên cứu, đưa kiến nghị sau: Đánh giá ban đầu đặc tính Dược động học thông qua quy tắc Lipinski để sàng lọc khả khuếch tán qua màng sinh học Đánh giá tác động ảo hợp chất thiết kế với đích phân tử HDAC2 phần mềm Docking Nghiên cứu tổng hợp, thử nghiệm đánh giá hoạt tính sinh học ức chế HDAC2 hợp chất thiết kế mô hình in vitro in vivo 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguy n Thị Thúy Hoài et al (2009), "Thuật giải di truyền ứng dụng", Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên nghiên cứu khoa học lần thứ 6, 266-270 Nguy n Hải Nam (2012), Một số mục tiêu phân tử ứng dụng nghiên cứu phát triển thuốc điều trị ung thư nay, Nhà xuất Y học, Hà Nội, 103-186 Đào Thị Kim Oanh et al (2011), "Tổng hợp N1-(benzo[d]thiazo8l-2-yl)-N4hydroxysuccinamid dẫn chất hướng ức chế histon deacetylase", Tạp chí Dược học 51 (4), 47-51 Đào Thị Kim Oanh et al (2011), "Tổng hợp N1-(benzo[d]thiazol-2-yl)-N6hydroxyadipamid dẫn chất hướng ức chế histon deacetylase", Tạp chí Dược học 2011 51 (7), 55-59 Đào Thị Kim Oanh et al (2011), "Tổng hợp N1-(benzo[d]thiazol-2-yl)-N8hydroxyoctandiamid dẫn chất hướng ứ c chế histon deacetylase", Tạp chí Dược học 51 (8), 45-49 A.H B (2013), "A structure–activity relationship survey of histone deacetylase (HDAC) inhibitors", Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems 125, 132-138 Allfrey VG et al (1964), "Acetylation and methylation of histones and their possible role in the regulation of RNA synthesis", Natl Acad SciUSA 51 (786794) Andrianov V et al (2008), "Novel amide derivatives as inhibitors of histone deacetylase: Design, synthesis and SAR", European Journal of Medicinal Chemistry 44 (3), 1067-1085 Bae HJ et al (2014), "HDAC2 (histone deacetylase 2)", Atlas Genet Cytogenet Oncol Haematol 18, 594-597 10 Bernstein B E et al (2000), "Genomewide studies of histone deacetylase function in yeast", Proc Natl Acad Sci U S A 97 (25), 13708-13713 11 Beumer JH et al (2010), "Role of histone deacetylases andtheir inhibitors in cancer biology and treatment", Curr Clin Pharmacol (3), 196-208 12 Castillo-Garit J A et al (2008), "Estimation of ADME properties in drug discovery: Predicting Caco-2 cell permeability using atom-based stochastic and non-stochastic linear indices", J Pharm Sci 97, 1946-1976 13 Chaurasia K et al (2005), "Performance Evaluation and Comparison of Different Noise, apply on PNGImage Format used in Deconvolution Wiener filter (FFT) Algorithm", Evolving Trends in Engineering and Technology 4, 8-14 14 D K et al (1985), "Method for detecting the 3-hydroxymyristic acid component of the endotoxins of gram-negative bacteria in compost samples", Am Ind Hyg Assoc J 46 (12), 741-746 15 De Ruijter A J et al (2003), "Histone deacetylases (HDACs): characterization of the classical HDAC family", Biochem J 370 (3), 737-749 16 Di Micco S et al (2013), "Structural basis for the design and synthesis of selective HDAC inhibitors", Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 21 (13), 3795–3807 17 Dung D.T.M et al (2015), "Novel 2-oxoin-3-substitutedindoline-based N- hydroxypropenamides as histone deacetylase inhibitors and antitumor agents", Medicinal Chemistry 11 (8), 725-735 18 E.M de Haas et al (2011), "Internal and external validation of the long-term QSARs for neutral organics to fish from ECOSAR", SAR and QSAR in Environmental Research 22, 545–559 19 Edward et al (2000), "Histone deacetylase transcriptional control and cancer", Journal of cenlular Physyology 184 (1), 1-16 20 F Provost et al (1997), Analysis and visualization of classifier performance: comparison under imprecise class and cost distribution, Third International Conference on Knowledge Discovery and Data Mining., Newport Beach, California 21 Farzin Hadizadeh et al (2013), "Quantitative Structure-Activity Relationship Studies of 4-Imidazolyl- 1,4-dihydropyridines as Calcium Channel Blockers", Iranian journal of basic medical sciences 16 (8), 910-916 22 Fiorella Ruggiu et al (2015), "ISIDA Fragmentor2015 ", User Manual 23 Fiorella Ruggiu et al (2010), ISIDA Property-labelled fragment descriptors, 2nd Strasbourg Summer School on Chemoinformatics, VVF Obernai, France 24 Galasinski S C et al (2002), "Phosphatase inhibition leads to histone deacetylases and phosphorylation and disruption of corepressor interactions", J Biol Chem 277 (22), 19618-19626 25 H L Y et al (2014), "Antitumor effects in hepatocarcinoma of isoform- selective inhibition of HDAC2", Cancer Res 74 (17), 4752-4761 26 http://www.talete.mi.it/products/dragon_molecular_descriptor_list.pdf, ngày truy cập 27 http://www.who.int/cancer/en/, ngày truy cập 28 Johnstone et al (2002), "Histone-deacetylase inhibitors: novel drugs for the treatment of cancer", Nat Rev Drug Discove (4), 287-299 29 Johnstone et al (2002), "Histone-deacetylase inhibitors: novel drugs for the treatment of cancer", Nat Rev Drug Discove (4), 287-299 30 Kamb A et al (2007), "Why is cancer drug discovery so difficult?", Nat Rev Drug Discove (2), 115-120 31 Kim H.-J et al (2011), "Histone deacetylase inhibitors: molecular mechanisms of action and clinical trials as anti-cancer drugs", American Journal of Translational Research (2), 166-179 32 L H T T (2015), "Novel 2-oxoindoline-based hydroxamic acids: Synthesis, cytotoxicity and inhibition of histone deacetylation", Tetrahedron Letters Tetrahedron Letters 56 (16), 6425–6429 33 Lindsey A et al (2015), "Global cancer statistics, 2012", CA Cancer J Clin 65, 87-108 34 M D et al (2005), "Prospects: histone deacetylase inhibitors", J Cell Biochem 96 (2), 293-304 35 M L et al (2011), "QSAR Models Using a Large Diverse Set of Estrogens", J Chem Inf Comput Sci 2001, 186-195 36 M Y (1990), "Structural specificity for biological activity of trichostatin A, a specific inhibitor of ,mammalian cell cycle with potent differentiation – inducing activity in friend leukemia cells", The Journals of Antibiotics 63 (9), 1101-1106 37 Marson C M et al (2007), "Structure-activity relationships of aryloxyalkanoic acid hydroxyamides as potent inhibitors of histone deacetylase", Bioorg Med Chem Lett 17 (1), 136-141 38 Martel C et al (2012), "Global burden of cancers attributable to infections in 2008: a review and synthetic analysis", The Lancet Oncology 13 (6), 607-615 39 McGirt LY et al (2006), "Successful treatment of recalcitrant chronic idiopathic urticaria with sulfasalazine", Arch Dermatol 142 (10), 1337–1342 40 Minucci S et al (2006), "Histone deacetylase inhibitors and the promise of epigenetic (and more) treatments for cancer", Nat Rev Cancer (1), 38-51 41 Müller Berit Maria et al (2013), "Differential expression of histone deacetylases HDAC1, and in human breast cancer - overexpression of HDAC2 and HDAC3 is associated with clinicopathological indicators of disease progression", BMC Cancer 13, 215-220 42 N S B H (2014), HDAC2 histone deacetylase 2, Atlas Genet Cytogenet Oncol Haematol 43 Nicola Chessum et al (2015), "Chapter One - Recent Advances in Cancer Therapeutics", Progress in medicinal chemistry 54, 1-63 44 Oanh Dao Thi Kim et al (2011), "Benzothiazole-containing hydroxamic acids as histone deacetylase inhibitors and antitumor agents", Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 21 (24), 7509-7512 45 P C (2011), "Synthesis and Importance of Bulky Aromatic Cap of Novel SAHA Analogs for HDAC Inhibition and Anticancer Activity", Bulletin of the Korean Chemical Society 32 (6), 1891-1896 46 Park H et al (2010), "A Structure-Based Virtual Screening Approach toward the Discovery of Histone Deacetylase Inhibitors: Identification of Promising ZincChelating Groups", Chem Med (4), 591-597 47 Pawan Kaler et al (2008), "HDAC2 deficiency sensitizes colon cancer cells to TNFα-induced apoptosis through inhibition of NF-κB activity", Experimental Cell Research 314 (7), 1507–1518 48 Peppercorn M A (1984), "Sulfasalazine Pharmacology, clinical use, toxicity, and related new drug development", Ann Intern Med 101 (3), 377-386 49 Pingyuan Wang et al (2009), "Sulfamides as novel histone deacetylase inhibitors", Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters 17, 1123-1128 50 Price S et al (2007), "Identification and optimisation of a series of substituted 5-(1H-pyrazol-3-yl)-thiophene-2-hydroxamic acids as potent histone deacetylase (HDAC) inhibitors", Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 17 (2), 370-375 51 Roberto et al (2009), Molecular Descriptors for Chemoinformatics, Vol 41, 640-45 52 Ropero et al (2007), "The role of histone deacetylases (HDACs) in human cancer", Molecular Oncology 1, 19-25 53 Ruijter A J et al (2003), "Histone deacetylases (HDACs): characterization of the classical HDAC family", Biochem J 370 (3), 737-749 54 S D et al (2009), "Design, synthesis, and evaluation of biphenyl-4-yl- acrylohydroxamic acid derivatives as histone deacetylase (HDAC) inhibitors", Eur J Med Chem, 1-13 55 Sento E et al (2007), "Histone deacetylases and cancer", Oncogene 26, 5420- 5432 56 Somoza J R et al (2004), "Structural snapshots of human HDAC8 provide insights into the class I histone deacetylases", Structure 12 (7), 1325-1334 57 Somoza J R et al (2004), "Structural snapshots of human HDAC8 provide insights into the class I histone deacetylases", Structure 12 (7), 1325-1334 58 T F (2013), "Synthesis and biological characterization of spiro[2H-(1,3)- benzoxazine-2,40-piperidine] based histone deacetylase inhibitors", European Journal of Medicinal Chemistry 64, 273-284 59 Todeschini R et al (2000), Handbook of Molecular Descriptors 1st, Vol 11, Federal Republic of Germany 60 V Consonni et al (2009), "Comments on the definition of the Q parameter for QSAR validation", J Chem Inf Model 48, 1669–1678 61 Verdin E (2006), Histone Deacetylases Transcriptional Regulation and Other Cellular Functions, Cancer Drug Discovery and Development 62 Viviana Consonni et al (2009), "Comments on the Definition of the Q2 Parameter for QSAR Validation", J Chem Inf Model 49, 1669–1678 63 Weichert W (2009), "HDAC expression and clinical prognosis in human malignancies", Cancer Lett 280 (2), 168-176 64 WHO (2014), Cancer Country Profiles, Vietnam, 65 Witt O et al (2009), "HDAC family: What are the cancer relevant targets", Cancer Lett 277 (1), 8-21 66 Yoshiyuki H et al (2012), "Anti-tumor activity of new orally bioavailable 2- amino-5-(thiophen-2-yl)benzamide-series histone deacetylase inhibitors, possessing an aqueous soluble functional group as a surface recognition domain " , Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 22 (5), 1926-1930 67 Zhang L et al (2015), "Trend of Histone Deacetylase Inhibitors in Cancer Therapy: Isoform Selectivity or Multitargeted Strategy", Medicinal research reviews 35 (1), 63-84 ... DƢỢC Người thực hiện: ĐOÀN VIỆT NGA ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ VÀ PHÂN TÍCH DỮ LIỆU IN SILICO (ISIDA) TRONG THIẾT KẾ HỢP CHẤT ACID HYDROXAMIC MỚI ỨC CHẾ HDAC2 KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH... theo phương pháp thiết kế thuốc hợp lý dựa khung cấu trúc acid hydroxamic Trong năm gần đây, nghiên cứu sàng lọc hợp chất ức chế HDAC2 dựa phương pháp trợ giúp máy tính, hay cịn gọi phương pháp. .. Chúng thiết kế hợp chất cách thay đổi nhóm khóa hoạt động vùng cầu nối, giữ cố định nhóm kết thúc mang cấu trúc acid hydroxamic 1.3.4 Cơ chế tác dụng chất ức chế HDAC Cơ chế tác dụng chất ức chế