Nghiên cứu khả năng gắn kết của các chất trên các enzyme chống stress oxy hóa

BỘ Y TẾ ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG GẮN KẾT CỦA CÁC CHẤT TRÊN CÁC ENZYME CHỐNG STRESS OXY HÓA Mã số: ………………… Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Thụy Việt Phương Tp Hồ Chí Minh, 09/ 2018 BỘ Y TẾ ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG GẮN KẾT CỦA CÁC CHẤT TRÊN CÁC ENZYME CHỐNG STRESS OXY HÓA Mã số:…………………… Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) TS Nguyễn Thụy Việt Phương Tp Hồ Chí Minh, 09/ 2018 ĐHYD-TV/QT.12/BM.02 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc GIẤY THỎA THUẬN Về việc cho phép HTTV số hóa, cơng khai khai thác liệu điện tử tồn văn Tên tơi là: Nguyễn Thụy Việt Phương Là tác giả tài liệu: Nghiên cứu khả gắn kết chất enzym chống stress oxy hóa Loại tài liệu: báo cáo cho đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Tôi Hệ thống Thư viện Đại học Y Dược thành phố Hồ Chí Minh thỏa thuận nội dung sau: Tơi hồn tồn đồng ý cho phép Hệ thống Thư viện số hóa, cơng khai khai thác liệu điện tử toàn văn tài liệu nhằm mục đích phục vụ nghiên cứu khoa học, giảng dạy học tập Nhà trường Tôi cam kết khơng có khiếu nại liên quan đến tài liệu Nếu sai, tơi hồn tồn chịu trách nhiệm trước pháp luật./ Thành phố Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm …… Người nộp tài liệu (ký, ghi rõ họ tên) Nguyễn Thụy Việt Phương Danh sách thành viên tham gia nghiên cứu đề tài TS Nguyễn Thụy Việt Phương Sinh viên Nguyễn Lê Nhật Tân Sinh viên Đinh Thị Oanh ii Mục lục Trang Mở đầu Tổng quan 2.1 Stress oxy hóa 2.2 Enzym liên quan đến q trình chống stress oxy hóa 2.3 Saponin 2.4 Nghiên cứu thuốc dựa tiếp cận in silico Phƣơng pháp nghiên cứu 11 3.1 Đối tượng nghiên cứu 11 3.2 Phần cứng phần mềm 11 3.3 Quá trình gắn kết phân tử (molecular docking) 12 Kết bàn luận 16 4.1 Xác định enzym mục tiêu vị trí gắn kết ligand 16 4.2 Đánh giá phương pháp docking 16 4.3 Khảo sát tương tác chất peroxiredoxin 16 4.4 Chọn lựa chất gắn kết tiềm cho thử nghiệm chống stress 21 oxy hóa Kết luận đề nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục 23 iii Danh sách bảng STT Tên bảng Trang 2.1 Các loại ROS RNS khác sản xuất tế bào 2.2 Cấu trúc loại saponin nhân sâm 3.1 Cấu trúc nhóm dẫn xuất saponin 13 4.1 Vị trí gắn kết lựa chọn peroxiredoxin (Pdb id : 1HD2) 16 4.2 Năng lượng gắn kết (kcal.mol-1) chất thuộc nhóm Ocotillol 17 enzym 1HD2 4.3 Năng lượng gắn kết (kcal.mol-1) chất thuộc nhóm 18 chất thuộc nhóm 20 Protopanaxadiol enzym 1HD2 4.4 Năng lượng gắn kết (kcal.mol-1) Protopanaxatriol enzym 1HD2 4.5 Năng lượng gắn kết (kcal.mol-1) tốt số hợp chất với enzym 1HD2 21 iv Danh sách hình STT Tên hình sơ đồ 4.1 (A) Vina-ginsenoside R5 gắn vào enzyme peroxiredoxin Trang 17 (B) Tương tác Vina-ginsenoside R5 với Peroxiredoxin thông qua liên kết hydro với Ile119, Arg127, Thr147 tương tác kỵ nước với Phe120 4.2 (A) Vina-ginsenoside R3 tương tác với enzyme peroxiredoxin qua liên 19 kết hydro với Asn76, Arg124, Thr147 tương tác kỵ nước với Ile119 (B) Tương tác Vina-ginsenoside Rb2 với Peroxiredoxin thông qua liên kết hydro với Gly46, Thr147 4.3 Tương tác 20-Ginsenoside Rh1 enzyme peroxiredoxin 5: liên kết 21 hydro ligand acid amin Thr44, Gly46, Arg127 Thr147 (đường đứt khúc) tương tác kỵ nước với Leu116, Ile119 Phe120 4.4 (A) Cấu trúc Ginsenoside Rh1 thông số dựa quy luật Lipinski (B) Tương tác Ginsenoside Rh1 với Peroxiredoxin 22 v Từ viết tắt Từ viết tắt Tên đầy đủ Ala Alanin Arg Arginin Asn Asparagin Asp Aspartic acid ATP Adenosine triphosphat BH4 Tetrahydrobiopterin CADD Computer-Aided Drug Discovery CYP2E1 Cytochrome P4502E1 Cys Cystein DNA Deoxyribonucleotide acid eNOS Endothelial nitric oxide synthase FAD Flavin adenin dinucleotide FMN Flavin mononucleotide Gln Glutamin Glu Glutamic acid Gly Glycin HBA Hydrogen Bond Acceptor (Nhóm nhận liên kết hydro) HBD Hydrogen Bond Donor (Nhóm cho liên kết hydro) His Histidin Ile Isoleucin Leu Leucin Lys Lysin Met Methionin NADP+ Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate NP Nucleoprotein vi Phe Phenylalanin Pro Prolin RMSD Root Mean Square Deviation (căn bậc hai bình phương độ lệch trung bình) RNA Ribonucleotide acid rRNA Ribosomal ribonucleotide acid Ser Serin Thr Threonin tRNA Transfer ribonucleotide acid Trp Tryptophan Tyr Tyrosin Val Valin vii THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƢỜNG Thông tin chung Tên đề tài: Nghiên cứu khả gắn kết chất enzym chống stress oxy hóa - Mã số: - Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Thụy Việt Phương - Điện thoại: 0919 52 07 08 - Đơn vị quản lý chuyên môn (Khoa, Tổ môn): Email: ntvphuong@ump.edu.vn Bộ môn Công Nghệ Thông Tin Dược – Khoa Dược –ĐH Y Dược Tp.HCM - Thời gian thực hiện: 09/2016 đến 09/2017 Mục tiêu - Xác định enzym mục tiêu liên quan đến q trình chống stress oxy hóa - Chọn lọc chất có khả gắn kết tốt enzym Nội dung ‒ Xác định enzym đóng vai trị quan trọng q trình chống stress oxy hóa ‒ Khảo sát khả gắn kết cho chất nhóm Ocotillol (20 chất), Protopanaxadiol (11 chất) Protopanaxatriol (15 chất) enzym vừa tìm thơng qua phương pháp gắn kết phân tử (molecular docking) ‒ Nhận dạng chất gắn kết tốt cho nhóm chất để chọn lọc chất tiềm cho thử nghiệm chống stress oxy hóa Kết đạt đƣợc (khoa học, đào tạo, kinh tế-xã hội, ứng dụng, ) - Enzym mục tiêu tác động đóng vai trị quan trọng q trình stress oxy hóa - Khả gắn kết enzyme chất có tác dụng chống stress oxy hóa - Chất có tiềm chống stress oxy hóa 22 Phân tích tương tác protein ligand, nhận thấy r ng liên kết hydro chủ yếu hình thành nhóm hydroxyl phần đường cấu trúc phối tử nguyên tử O, N acid amin protein Các tương tác kỵ nước hình thành từ nhóm kỵ nước phối tử với acid amin protein Một số acid amin quan trọng gắn kết là: Gly46, Cys47, Thr44, Arg127, Phe120, Pro45, Leu116, Ile119 Điều gợi ý r ng acid amin tham gia tạo thành khoang kỵ nước khoang thân nước, đóng vai trị quan trọng gắn kết phối tử Peroxiredoxin So sánh với quy luật Lipinski, khơng có dẫn chất saponin đạt yêu cầu Tuy nhiên, Ginsenoside Rh1 chất có tính chất gần so với điều kiện luật (Hình 4.2) Do vậy, giai đoạn nghiên cứu dựa cấu trúc Ginsenoside Rh1 để thiết kế phân tử thuốc có khả chống stress oxy hóa (B) (A) HBD=7 HBA=9 M=639 LogP=2.68 Hình 4.4 (A) Cấu trúc Ginsenoside Rh1 thông số dựa quy luật Lipinski (B) Tương tác Ginsenoside Rh1 với Peroxiredoxin 23 Kết luận – Đề nghị Đề tài thực mục tiêu đề ra: - Xác định protein mục tiêu tác động quan trọng q trình chống stress oxy hóa Peroxiredoxin (Pdb id: 1HD2) - Đề tài thực docking dẫn xuất saponin có Sâm Việt Nam Peroxiredoxin (Pdb id: 1HD2) Quá trình tiến hành 50 chất (ligand) thuộc ba nhóm ocotillol, protopanaxadiol protopanaxatriol - Trước sàng lọc, liệu thực nghiệm tái tạo thơng qua q trình redocking ligand đ ng kết tinh vào protein mục tiêu Kết re-docking ligand đ ng kết tinh vào loại protein cho thấy cấu dạng định hướng không gian ligand sau docking trùng lắp với cấu dạng định hướng không gian ligand ban đầu Điều chứng t phương pháp nghiên cứu với thông số cài đ t phần mềm Autodock Vina thích hợp để tiến hành docking ligand khảo sát - Kết docking cho thấy số chất có lượng gắn kết tốt enzym này: Vinaginsenoside R5, Vinaginsenoside R3, Ginsenoside Rb2, Vinaginsenoside R23, Vinaginsenoside R8, Ginsenoside Rh1 Dựa quy luật Lipinski, Ginsenoside Rh1 chất tiếp tục sử dụng làm chất khởi ngu n cho nghiên cứu để thiết kế dẫn chất có đ c tính phù hợp có khả chống stress oxy hóa Tuy nhiên, Ginsenoside Rh1 chất có tính chất gần so với điều kiện luật (Hình 4.2) Do vậy, giai đoạn nghiên cứu dựa cấu trúc Ginsenoside Rh1 để thiết kế phân tử thuốc có khả chống stress oxy hóa 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO Katsila T, Spyroulias G A, Patrinos G P Matsoukas M T (2016) Computational approaches in target identification and drug discovery, Computational and Structural Biotechnology Journal, 14, pp.177-184 Gospodaryov D, Lushchak V (2012) Introductory Chapter Oxidative Stress and Diseases Rijeka: InTech; pp 3-10 Knoops B, Goemaere J, Van der Eecken V, Declercq JP (2011) Peroxiredoxin 5: structure, mechanism, and function of the mammalian atypical 2-Cys Peroxiredoxin Antioxidants and redox signaling, 15(3), pp 817-29 Min-Xia Wang, Aiqun Wei, Jun Yuan, Andre Clippe, Afred Bernard, Bernard Knoops, George A C Murrell (2001) Antioxidant enzyme Peroxiredoxin is upregulated in degenerative human tendon Biochemical and Biophysical Research Communications, 284 (3), pp 667-673 Tran Q L, Adnyana I K, Tezuka Y, Nagaoka T, Tran Q K, Kadota S (2001) Triterpene Saponins from Vietnamese Ginseng (Panax vietnamensis) and Their Hepatocytoprotective Activity Journal of natural products, 64 (4), pp 456-61 Duong Q H T, Nguyen P T V, Nguyen H T T, Nguyen D M (2016) Effects of ocotillol-type saponins majonoside-R1 and vina-ginsenoside-R2 on abrogating depression and neuronal oxidative stress in socially isolated depression mouse model International Journal of Applied Research in Natural Products, (2), pp 27-32 Giles G I et al (2001), Hypothesis: the role of reactive sulfur species in oxidative stress, Free Radical Biology and Medicine, 31 (10), pp 1279-1283 Lien A P H, Hue H, Chuong P H (2008), Free radicals, antioxidants in disease and health, International Journal of Biomedical science, (2), pp 89-96 Bary H., Matthew W (2004), Measuring reactive species and oxidative damage in vivo and in cell culture: how should you it and what the results mean?, British Journal of Pharmacology, 142(2), pp 231–255 10 Yasukazu Y., Aya U., Mototada S (2013), Lipid peroxidation biomarkers for evaluating oxidative stress and assessing antioxidant capacity in vivo” ; Journal of Clinical Biochemistry, 52(1), pp 9–16 25 11 Singh P, Kumar R, Tiwari S, Khanna R S, Tewari A K and Khanna H D (2015), Docking, synthesis and evaluation of antioxidant activity of 2,4,5-triaryl imidazole Clinical and Medical Biochemistry, (1), pp 1-4 12 Ding H, Alijofan M, Triggle C R (2007), Oxidative stress and increased eNOS and NADPH oxidase expression in mouse microvessel endothelial cells, J Cell Physio, 212 (3), 682-689 13 Bansal S, Liu C P, Sepuri N B, Anandatheerthavarada H K, Selvarai V, Hoek J, Milne G L, Guengerich F P, Avadhani N G (2010), Mitochondria-targeted cytochrome P450 2E1 induces oxidative damage and augments alcohol-mediated oxidative stress, J Biol Chem, 285 (32), 24609-24619 14 Nguyễn Trọng Điệp (2012), “Nghiên cứu tác dụng chống oxy hóa viên nang cứng kaviran thực nghiệm”, Tạp chí Y dược học quân sự, 2, tr 12-16 15 Lê Thị Thu (2008), “Nghiên cứu số số đánh giá tình trạng stress oxy hóa tác dụng chống oxy hóa Belaf bệnh nhân đái tháo đường týp 2”, Luận án tiến s y học, Học viện Quân y, Hà Nội 16 Birben E., Sahiner M., Sackesen C (2012), “Oxidative stress and antioxidant defense”, WAO Journal, 5, pp 9-19 17 Trott, O and A.J Olson (2010), AutoDock Vina: improving the speed and accuracy of docking with a new scoring function, efficient optimization, and multithreading, J Comput Chem, 31 (2), pp 455-461 26 PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: Cấu trúc dẫn xuất ocotillol PHỤ LỤC 2: Cấu trúc dẫn xuất protopanaxadiol PHỤ LỤC 3: Cấu trúc dẫn xuất protopanaxatriol 27 PHỤ LỤC 1: Cấu trúc dẫn xuất ocotillol STT Dẫn xuất Vina-ginsenosid R6 Pseudo-ginsenosid RT4 24(S)- Pseudo-ginsenosid F11 Majonosid R1 Majonosid R2 Cấu trúc 28 Vina-ginsenosid R1 Vina-ginsenosid R2 Vina-ginsenosid R10 Vina-ginsenosid R5 O O O O O O O O O O O O O O O O O O O 10 O Vina-ginsenosid R14 O O O O O O O O O O O O O O 29 11 O Vina-ginsenosid R11 O O O O O O O O O O O O O PHỤ LỤC 2: Cấu trúc dẫn xuất protopanaxadiol STT Dẫn xuất Ginsenosid Rb1 Ginsenosid Rb2 Ginsenosid Rb3 Ginsenosid Rc Cấu trúc 30 Ginsenosid Rd Pseudo-ginsenosid Rc1 Gypenosid IX Gypenosid XVII Quinquenosid R1 10 Notoginsenosid Fa 31 11 Majoroside-F1 12 Vina-ginsenosid R7 O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O 13 Vina-ginsenosid R22 O O O O O O O O O O O O O O O O 14 O O Vina-ginsenosid R23 O O O O O O O O O O O O O O O O O 15 O Vina-ginsenosid R24 O O O O O O O O O O O O O O O O O O 16 O Vina-ginsenosid R9 O O O O O O O O O O O O O O O O O O 32 17 O Vina-ginsenosid R8 O O O O O O O O O O O O O O O O O 18 O Vina-ginsenosid R16 O O O O O O O O O O O O O O O O O 19 Vina-ginsenosid R13 O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O 20 Vina-ginsenosid R20 O O O O O O O O O O O O O O O O O O O 21 Vina-ginsenosid R21 O O O O O O O O O O O O O O O O 22 O Vina-ginsenosid R3 O O O H O O O O O O O O O O O O O 33 PHỤ LỤC 3: Cấu trúc dẫn xuất protopanaxatriol STT Dẫn xuất Protopanaxatriol 20(R)-Ginsenosid Rh1 20(S)-Ginsenosid Rh1 Ginsenosid Rh4 Notoginsenosid R6 Notoginsenosid R1 Cấu trúc 34 Ginsenosid Re Ginsenosid Rh5 Ginsenosid Rg1 20-Glucoginsenosid Rf 10 Vina-ginsenosid R25 35 11 O O Pseudo-ginsenosid Rs1 O O O O O O O O O O O O O O O O O 12 Vina-ginsenosid R15 O O O O O O O O O O O O O O O 13 O Vina-ginsenosid R12 O O O O O O O O O O 14 Vina-ginsenosid R17 O O O O O O O O O O O O O O O O O 15 Vina-ginsenosid R18 O O O O O O O O O O O O O O O O O 36 16 O Vina-ginsenosid R4 O O O O O O O O O O O O O O O O O 17 O Vina-ginsenosid R19 O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O ... trình chống stress oxy hóa thể, từ tìm chất có tiềm việc chống stress oxy hóa Mục tiêu đề tài - Xác định enzyme liên quan đến q trình chống stress oxy hóa - Khảo sát tương tác chất gắn kết enzym chống. .. đến q trình chống stress oxy hóa - Chọn lọc chất có khả gắn kết tốt enzym Nội dung ‒ Xác định enzym đóng vai trị quan trọng q trình chống stress oxy hóa ‒ Khảo sát khả gắn kết cho chất nhóm Ocotillol... HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG GẮN KẾT CỦA CÁC CHẤT TRÊN CÁC ENZYME CHỐNG STRESS OXY HÓA Mã số:…………………… Chủ nhiệm đề tài (ký,