Sàng lọc các cấu trúc phân tử nhỏ có khả năng ức chế hoạt tính interleukin 23

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ ĐẠI HỌC Y DƢỢC TP HỒ CHÍ MINH - LẠI HỒNG HẠNH SÀNG LỌC CÁC CẤU TRÚC PHÂN TỬ NHỎ CÓ KHẢ NĂNG ỨC CHẾ HOẠT TÍNH INTERLEUKIN-23 Ngành: CƠNG NGHỆ DƢỢC PHẨM VÀ BÀO CHẾ THUỐC Mã số: 8720202 LUẬN VĂN THẠC SĨ DƢỢC HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS THÁI KHẮC MINH Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Lại Hồng Hạnh SÀNG LỌC CÁC CẤU TRÚC PHÂN TỬ NHỎ CÓ KHẢ NĂNG ỨC CHẾ HOẠT TÍNH INTERLEUKIN-23 Lại Hồng Hạnh Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Thái Khắc Minh Tổng quan tài liệu Interleukin (IL)-23 cytokin họ IL-12 có vai trị kích thích sản xuất cytokin thúc đẩy viêm thơng qua tác động lên thụ thể IL-23 đƣợc chứng minh có liên quan đến nhiều bệnh lý tự miễn Hiện tại, chƣa có thuốc phân tử nhỏ ức chế hoạt tính IL-23 Mục tiêu nghiên cứu sàng lọc phân tử nhỏ có khả ức chế hoạt tính IL-23 thơng qua ức chế tƣơng tác protein-protein IL-23 IL-23R Đối tƣợng phƣơng pháp nghiên cứu Cấu trúc IL-23 đồng kết tinh IL-23R kháng thể Nb22E11 đƣợc tải từ RCSB PDB với mã 5MZV Cơ sở liệu để sàng lọc đƣợc thu thập từ nguồn nhƣ Ngân hàng thuốc, thƣ viện ChemDiv, thƣ viện Maybridge, thƣ viện chất phân lập từ thuốc cổ truyền Trung Hoa, thƣ viện ZINC Phƣơng pháp 3D-pharmacophore, docking mô động lực học phân tử đƣợc áp dụng để xây dựng mơ hình in silico cho việc sàng lọc ảo chất có khả gắn kết IL-23 thụ thể IL-23R Quá trình sàng lọc ảo đƣợc thực theo thứ tự: pharmacophore, docking, mô động lực học phân tử Kết nghiên cứu – Bàn luận Nghiên cứu xây dựng đƣợc mơ hình 3D-pharmacophore: mơ hình 3P-S cho chất gắn kết IL-23, mơ hình 3P-R cho chất gắn kết IL-23R mơ hình docking: mơ hình D-S cho chất gắn kết IL-23 D-R cho chất gắn kết IL23R Cơ sở liệu có 22.909.310 chất, sau sàng qua mơ hình pharmacophore docking, thu đƣợc 720 chất dock thành công vào IL-23 443 chất dock thành công vào IL-23R Tiến hành mô động lực học phân tử cho ZINC58837251, ZINC21037306, ZINC34177219 chất có điểm số docking tốt có khả tƣơng tác với acid amin (aa) quan trọng khoang gắn kết IL-23 IL-23R cho kết chƣa tốt Kết luận kiến nghị Nghiên cứu sàng đƣợc tập hợp chất có khả ức chế tƣơng tác IL-23 IL-23R, nhiên, cần khảo sát lại điều kiện tiến hành động lực học phân tử nhƣ tiếp tục nghiên cứu chất có điểm số docking tốt tƣơng tác đƣợc với nhiều aa quan trọng khoang gắn kết Tiến hành phân tích cấu trúc, tƣơng tác “hit” tìm đƣợc với IL-23/IL-23R để xác định chứng minh hoạt tính chất Từ khóa IL-23, IL-23R, bệnh tự miễn, sàng lọc ảo, in silico, 3D-pharmacophore, docking, mô động lực học phân tử VIRTUAL SCREENING SMALL MOLECULES THAT ABILITY TO INHIBIT THE ACTIVITY OF INTERLEUKIN-23 Lai Hong Hanh Supervisor: Assoc PhD Thai Khac Minh Introduction Interleukin (IL)-23, an IL-12 family cytokine, plays roles in stimulating the production of inflammatory cytokines by the interaction to its receptors IL-23 is associated with many autoimmune diseases Currently, there is no small molecule drug that inhibits the activity of IL-23 Our purpose is to screen small molecules that having the ability to inhibit the activity of IL-23 by preventing the protein-protein interaction between IL-33 and its receptor IL23R Material and methods The crystal structure of IL-23:IL-23R:Nb22E11, coded 5MZV, was downloaded from RCSB PDB Database was collected from libraries such as Drugbank, Chemdiv library, Maybridge library, Traditional Chinese Medicine database, ZINC In silico models for virtual screening were built by using approaches namely 3D-pharmacophore, docking and molecular dynamics simulation, respectively, to look up potential substances that can bind to IL-23 and IL-23R Results and discussion Two 3D-pharmacophore models were developed 3P-S model is applied for compounds that bind to IL-23 and 3P-R is applied for compounds that bind to IL-23R Two docking processes were performed namely D-S and D-R were carried out for substances that bind to IL-23 and IL-23R, respectively Chemical database of 22,909,310 compounds were virtually screened through these models After screened through 3D-pharmacophore and docking modelling, 720 compounds and 443 compounds were successfully docked into IL-23 and IL-23R, respectively Molecular dynamics simulation was carried out by using three ligands: ZINC58837251, ZINC21037306, ZINC34177219 that have the high docking energy and can interact to important amino acids but the results are not as good as proposed Conclusion A set of compounds that have the ability to inhibit the interaction between IL23 and IL-23R is collected, however, the conditions of molecular dynamics simulation must be re-examined, as well as examining other compounds that get good docking point and can interact to many important amino acids of binding space Analysis the structure, interaction of found hits to identify their activity Keywork IL-23, IL-23R, autoimmune diseases, virtual screening, in silico, 3Dpharmacophore, docking, molecular dynamics simulation MỤC LỤC Trang MỤC LỤC iv DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG viii DANH MỤC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ ix MỞ ĐẦU CHƢƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 TỔNG QUAN VỀ INTERLEUKIN-23 1.2 TỔNG QUAN THỤ THỂ INTERLEUKIN 23 1.3 SỰ TƢƠNG TÁC GIỮA INTERLEUKIN 23 VÀ THỤ THỂ 1.4 THIẾT KẾ THUỐC HỢP LÝ 18 1.4.1 Phƣơng pháp 3D-pharmacophore 18 1.4.2 Mơ hình mô tả phân tử docking 20 1.4.3 Mô động lực học phân tử 22 CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 CHUẨN BỊ CƠ SỞ DỮ LIỆU 27 2.2 XÂY DỰNG MƠ HÌNH PHARMACOPHORE 28 2.2.1 Cơng cụ xây dựng mơ hình 3D-pharmacophore 28 2.2.2 Cơ sở lý luận để xây dựng mơ hình 3D-pharmacophore 28 2.3 XÂY DỰNG MƠ HÌNH MƠ TẢ PHÂN TỬ DOCKING 29 2.3.1 Quy trình xây dựng mơ hình mơ tả phân tử docking 29 2.3.2 Đánh giá kết Docking 31 2.4 MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC PHỨC HỢP PROTEIN-PHỐI TỬ BẰNG PHẦN MỀM GROMACS TRÊN HỆ ĐIỀU HÀNH UBUNTU 31 2.4.1 Chuẩn bị cấu trúc protein docking xây dựng tƣơng đồng hình dạng kích thƣớc (hình học topo) 32 2.4.2 Chuẩn bị cấu trúc phối tử docking xây dựng topology 32 2.4.3 Mô động lực học phân tử phức hợp protein-phối tử 32 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU-BÀN LUẬN 38 3.1 MƠ HÌNH PHARMACOPHORE 38 3.1.1 Mơ hình 3D-pharmacophore cho chất gắn kết IL-23: Mơ hình 3P-S 38 3.1.2 Mơ hình 3P-pharmacophore cho chất gắn kết IL-23R: Mơ hình 3P-R 40 3.2 MƠ HÌNH MƠ TẢ PHÂN TỬ DOCKING 41 3.2.1 Mơ hình mơ tả phân tử docking chất gắn kết IL-23 41 3.2.2 Mơ hình mơ tả phân tử docking chất gắn kết IL-23R 42 3.3 KẾT QUẢ SÀNG LỌC ẢO 42 3.3.1 Kết sàng lọc chất gắn kết IL-23 43 3.3.2 Kết sàng lọc chất gắn kết IL-23R 50 3.3.3 Tóm tắt kết sàng lọc 55 3.4 MÔ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC PHÂN TỬ 56 3.4.1 Chất gắn kết IL-23 56 3.4.2 Chất gắn kết IL-23R (ZINC34177219) 59 3.5 Bàn luận 61 CHƢƠNG KẾT LUẬN-KIẾN NGHỊ 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 PHỤ LỤC PL-1 DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT aa Acid amin APC Antigen presenting cell: tế bào trình diện kháng nguyên CBM Cytokine-binding module: Khoang gắn kết cytokin CBM: Cytokine-binding module: đơn vị gắn kết cytokin CD Cluster of differentiation: độ biệt hóa CHR Cytokin-binding homology region: Vùng tƣơng đồng gắn kết cytokin CNS: Central nervoussystem: hệ thần kinh trung ƣơng DB Drugbank database: ngân hàng thuốc DC Dendritic cell: tế bào tua EAE Experimental autoimmune encephalomyelitis: Viêm não tủy thực nghiệm EBi3 Epstein-Barr virus-induced gene Fab Antigen-binding fragment: Đoạn gắn kết kháng nguyên FnIII Fibronectin type III IBD Inflammatory bowel diseases: bệnh viêm ruột IFN Interferon IL Interleukin ILC Innate lymphoid cell: tế bào lympho bẩm sinh In silico Thực máy tính In vitro Thực ống nghiệm ITC Isothermal Titration Calorimetry: phép đo nhiệt lƣợng chuẩn độ đẳng nhiệt LPS: Lipopolysaccharid NF-kB Nuclear Factor-kappa B: Yếu tố nhân kappa B NK cells Natural killer cells: tế bào diệt tự nhiên NKT Natural killer T cells: tế bào diệt tế bào T tự nhiên NOD Nucleotide-binding and oligomerization domain: domain gắn kết nucleotid oliogmerize hóa PDB Protein Data Bank: ngân hàng sở liệu protein RMSD Root-mean-square deviation: bậc hai độ lệch trung bình bình phƣơng Rorc RAR-related orphan receptor C Rorγt RAR-related orphan receptor gammat SNP Single nucleotide polymorphism: đa hình nucleotid đơn STAT Signal transducer and activator of transcription: chất chuyển đổi tín hiệu hoạt hóa phiên mã TGF Transforming growth factor:yếu tố tăng trƣởng chuyển dạng Th T-helper TLR: Toll-like receptor: thụ thể toll-like TNF Tumor necrosis factor: yếu tố hoại tử khối u γc γ common: γ chung DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1 Phân nhóm IL [9] Bảng 1.2 Các thuốc ức chế IL-23 [26] 16 Bảng 2.1 Thƣ viện hợp chất dƣợc dùng nghiên cứu 27 Bảng 2.2 Những acid amin quan trọng gắn kết IL-23/IL-23R [27] 29 Bảng 3.1 Tƣơng tác acid amin IL-23p19 IL-23R 38 Bảng 3.2 Các điểm pharmacophore mơ hình 3P-S 39 Bảng 3.3 Các điểm pharmacophore mô hình 3P-R 40 Bảng 3.4 Kết sàng lọc qua mơ hình 3P-S tìm chất ức chế IL-23 43 Bảng 3.5 Kết mơ hình mơ tả phân tử docking D-S 43 Bảng 3.6 Mƣời lăm chất có điểm số docking âm 45 Bảng 3.7 Kết sàng lọc qua mơ hình 3P-R tìm chất ức chế IL-23R 50 Bảng 3.8 Kết mơ hình mơ tả phân tử docking D-R 50 Bảng 3.9 Mƣời chất có điểm số docking tốt acid amin tƣơng tác 52 Bảng 3.10 Tỉ lệ thành công sàng lọc qua mơ hình 3D-pharmacophore 62 DANH MỤC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1 Các interleukin họ IL-12 [9] Hình 1.2 Cấu trúc IL-23 [10] Hình 1.3 Mơ hình cấu trúc IL-23, IL-12 thụ thể [1] Hình 1.4 Mơ hình tƣơng tác theo giả thiết thực nghiệm phức hợp IL-23 thụ thể [15] Hình 1.5 Cấu trúc IL-23:IL-23R [1] Hình 3.1 Những điểm pharmacophore mơ hình 3D-pharmacophore 3P-S 39 Hình 3.2 Kết gióng hàng mơ hình 3P-S lên IL-23p19 39 Hình 3.3 Các điểm pharmacophore mơ hình 3D-pharmacophore 3P-R 40 Hình 3.4 Kết gióng hàng mơ hình 3P-R lên IL-23R 41 Hình 3.5 Mơ hình mô tả phân tử docking D-S cho chất gắn kết IL-23 41 Hình 3.6 Mơ hình mơ tả phân tử docking D-23R cho chất gắn kết IL-23R 42 Hình 3.7 Biểu đồ phân bố điểm số docking tỉ lệ số chất docking thành công theo mô hình D-S 44 Hình 3.8 Biểu đồ phân bố điểm số docking tỉ lệ số chất docking thành cơng theo mơ hình D-R 51 Hình 3.9 Tóm tắt kết sàng lọc ảo 55 Hình 3.10 Cấu trúc phân tử ZINC58837251 56 Hình 3.11 Giá trị RMSD IL-23 phối tử ZINC58837251 phức hợp 57 Hình 3.12 RMSF nguyên tử phối tử ZINC58837251 57 Hình 3.13 Cấu trúc phân tử ZINC21037306 58 Hình 3.14 Giá trị RMSD IL-23 phối tử ZINC21037306 phức hợp 58 Hình 3.15 RMSF nguyên tử phối tử ZINC21037306 59 Hình 3.16 Cấu trúc phân tử ZINC34177219 60 Hình 3.17 Giá trị RMSD IL-23R phối tử ZINC34177219 phức hợp 60 Hình 3.18 Giá trị RMSF phối tử ZINC34177219 tƣơng tác IL-23R 61 Hình 3.19 Tỉ lệ số chất docking thành cơng sau sàng lọc từ mơ hình 3Dpharmacophore 63 Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí59 Minh cho thấy protein không ổn định tƣơng tác với phối tử protein có xu hƣớng rời khỏi phức hợp Giá trị RMSD ZINC21037306 dao động 0,103-0,322 nm, biên độ dao động lớn cho thấy phối tử tƣơng tác không ổn định với protein +Đánh giá độ linh động phối tử: Giá trị RMSF nguyên tử phối tử ZINC21037306 đƣợc mơ tả Hình 3.15, theo RMSF giao động từ 0,046-0,166 nm, RMSF < 0,2 nm cho thấy nguyên tử cấu trúc phối tử ổn định tƣơng tác với IL-23, dao động nhiều C nhân benzen Hình 3.15 RMSF nguyên tử phối tử ZINC21037306 3.4.2 Chất gắn kết IL-23R (ZINC34177219) Trong hit có tiềm gắn kết tốt lên IL-23, ZINC34177219 khơng phải chất có điểm số docking âm (điểm số docking: -32,33 kJ/mol) nhƣng đƣợc tiến hành nghiên cứu mô động lực học phân tử ZINC34177219 có khả tƣơng tác với Asn 29; Glu 111 Asp 118 aa quan trọng khoang gắn kết Công thức phân tử: C28H30N6OS; Phân tử lƣợng: 498,656; Tên IUPAC: N-(4-methyl-3-((4-(pyridin-3-yl)-1,3-thiazol-2-yl)amino) phenyl)-4-(4-methylpiperazin-1-yl) methyl benzamid Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí60 Minh Hình 3.16 Cấu trúc phân tử ZINC34177219 Tra cứu ZINC Database, ZINC34177219 tƣơng ứng với chất DB11562 (masitinib) Masitinib chất ức chế tyrosin kinase đƣợc nghiên cứu điều trị bệnh tế bào mast hệ thống, bệnh u mơ đệm đƣờng tiêu hóa, ung thƣ tụy, viêm da hoại tử…[28] Tiến hành khảo sát mô động lực học phân tử ZINC34177219 với IL-23R thời gian 10 ns +Đánh giá độ ổn định protein phối tử q trình mơ động lực học: Hình 3.17 cho thấy giá trị RMSD IL-23R phối tử ZINC34177219 phức hợp Giá trị RMSD protein dao động nhiều từ 0,118-0,903 nm, biên độ dao động lớn cho thấy dao động nguyên tử “xƣơng sống” lớn protein có xu hƣớng rời khỏi phức hợp Giá trị RMSD phối tử ZINC34177219 từ 0,077-0,222 nm, cho thấy phối tử ZINC34177219 gắn kết ổn định khoang gắn kết Hình 3.17 Giá trị RMSD IL-23R phối tử ZINC34177219 phức hợp Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí61 Minh +Đánh giá độ linh động phối tử: Giá trị RMSF ngun tử phối tử ZINC34177219 đƣợc mơ tả Hình 3.18, theo RMSF dao động từ 0,027-0,193 nm, RMSF < 0,2 nm cho thấy nguyên tử cấu trúc phối tử ổn định tƣơng tác với IL-23R, dao động mạnh nguyên tử C liên kết với nhân piperazin Hình 3.18 Giá trị RMSF phối tử ZINC34177219 tƣơng tác IL-23R Giá trị RMSD RMSF phối tử tốt cho thấy phối tử tƣơng tác tốt với IL-23R nhƣng RMSD IL-23R cho thấy protein dao động nhiều, thời gian tối thiểu hóa lƣợng chƣa đủ để protein ổn định thời gian nghiên cứu ngắn 10 ns, cần nghiên cứu thời gian lâu 3.5 Bàn luận So sánh với nghiên cứu khác hệ IL-23/IL-23R Tìm hiểu thơng tin ngân hàng liệu PubMed, EBSCO không ghi nhận đƣợc nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật máy tính để sàng lọc chất phân tử nhỏ có khả ức chế IL-23/IL-23R Cho thấy nghiên cứu hƣớng mới, đáng đƣợc quan tâm IL-23 gắn kết với thụ thể IL-23R cảm ứng biệt hóa tế bào Th17 dẫn đến phản ứng viêm, phản ứng tự miễn Việc ức chế gắn kết IL-23 IL23R thành công điều trị bệnh tự miễn nhƣ bệnh Crohn, vẩy Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí62 Minh nến Nhƣng thuốc ứng dụng điều trị thành công kháng thể đơn dòng, briakinumab ustekinumab gắn kết lên domain D1, nối D1-D2 tiểu phần p40 dẫn đến ức chế kép IL-12 IL-23; kháng thể đơn dòng gắn kết lên tiểu phần p19 riêng biệt IL-23 nhƣ guselkumab, risankizumab, tildrakizumab đƣợc chấp nhận điều trị thời gian gần bệnh vẩy nến dạng mảng, nhiên, vị trí kháng thể đơn dòng gắn kết lên tiểu phần p19 thời gian bảo hộ Bàn luận kết sàng lọc Khi tiến hành sàng lọc qua mơ hình 3D-pharmacophore, tỉ lệ thành cơng sàng qua mơ hình 3P-S 3P-R đƣợc thể Bảng 3.10 Tỉ lệ thành công sàng qua thƣ viện hợp chất phân lập từ thuốc cổ truyền Trung Hoa (TCM) cao nhất, tiếp đến thƣ viện liệu ngành Dƣợc (DB), đó, tỉ lệ thành cơng sàng qua thƣ viện Maybridge HitDiscovery (MBH), Maybridge PPI (MBP), Maybridge Sreening Fragments Collection (MBS), Chemdiv Fragment (CDF) thấp, tỉ lệ chất sàng lọc thành công qua thƣ viện ZINC thấp nhƣng số lƣợng chất thƣ viện lớn nên số lƣợng chất sàng lọc thành công qua thƣ viện cao Điều cho thấy chất ức chế IL-23/IL-23R đòi hỏi cấu trúc lớn cấu trúc phân mảnh đặc điểm đƣợc tìm thấy thƣ viện TCM, ZINC Bảng 3.10 Tỉ lệ thành công sàng lọc qua mơ hình 3D-pharmacophore Thƣ viện hợp chất (tổng chất thƣ viện) DB MBH MBP MBS CDF TCM ZINC (11.942 (36.853 (8.349 (59.520 (11.30 (57.423 (22.723.923 chất) chất) chất) chất) chất) chất) chất) 141 617 3P-S 0,04% 0,01% 0,01% 0,01% 0,00% 0,25% 0,003% 10 0 279 171 3P-R 0,08% 0,00% 0,05% 0,00% 0,00% 0,49% 0,0008% Từ kết sàng lọc qua mơ hình 3P-S 3P-R, chất đƣợc tiến hành Mơ hình docking qua mơ hình D-S D-R kết docking đƣợc thể Hình 3.19 Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí63 Minh D-S D-R 5% 7% 95% 93% Docking thành cơng Hình 3.19 Tỉ lệ số chất docking thành công sau sàng lọc từ mơ hình 3D-pharmacophore Tỉ lệ docking thành cơng cao (>90%), cho thấy mơ hình 3D-pharmacophore xây dựng có độ xác cao Nghiên cứu xây dựng đƣợc tập hợp “hit” tiềm ức chế tƣơng tác IL-23 thụ thể, mở hƣớng cho việc khám phá, phát triển thuốc phân tử nhỏ có khả ức chế đƣờng sinh tổng hợp thông qua hệ IL-23/IL-23R Tuy tỉ lệ docking thành cơng sàng qua mơ hình D-S (ức chế IL-23) cao D-R (ức chế IL-23R) nhƣng điểm số docking chất sàng qua mơ hình D-R cao chất sau docking có khả tƣơng tác với nhiều acid amin quan trọng khoang docking Những chất có điểm số docking tốt mơ hình dị vịng: dị vịng pyrimidin, piperazin, pyridin; cấu trúc chứa nhiều nhóm tích điện Khi tiến hành mô động lực học phân tử ZINC58837251, ZINC21037306 hai chất có điểm số docking tốt sàng qua mơ hình D-S có tƣơng tác với nhiều aa quan trọng, kết mô động học không tốt, protein phức hợp với phối tử dao động nhiều, nguyên tử O nhóm nitrophenyl dao động mạnh, cấu trúc chứa nhiều nguyên tử có độ âm điện lớn có khả đẩy protein khỏi phức hợp Tuy nhiên, hai chất Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí64 Minh khơng phải chất có tƣơng tác với Trp 156 aa quan trọng gắn kết IL23 IL-23R nên cần tiến hành thêm phân tích mơ động học chất có tƣơng tác với Tryp 156 có điểm số docking tốt để đánh giá lại mơ hình Nghiên cứu mơ động lực học phân tử chất có tiềm ức chế IL23R, ZINC34177219 (điểm số docking: -32,3311 kJ/mol, tƣơng tác với aa qua trọng: Asn 29; Glu 111 Asp 118) khơng có kết tốt, phối tử dao động ổn định, có khả gắn kết tốt với protein nhƣng protein lại dao động mạnh, điều cho thấy phức hợp protein-phối tử chƣa ổn định Nghiên cứu cần đánh giá lại thông số thiết lập để tiến hành mô động lực học phân tử đồng thời nghiên cứu thêm chất có tiềm để tìm đƣợc quy luật chung chất có hoạt tính tốt để tiến hành cho bƣớc Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí65 Minh CHƢƠNG KẾT LUẬN-KIẾN NGHỊ Kết luận Nghiên cứu xây dựng đƣợc mơ hình 3D-pharmacophore để sàng lọc chất có khả ức chế IL-23 (mơ hình 3P-S) ức chế IL-23R (mơ hình 3PR) mơ hình mơ tả phân tử docking D-S D-R tƣơng ứng cho chất có khả docking vào khoang gắn kết đƣợc xây dựng dựa aa quan trọng IL-23 IL-23R Mơ hình 3P-S sàng lọc đƣợc 774 chất có 720 chất đƣợc docking thành công vào khoang gắn kết mơ hình D-S Và sàng lọc đƣợc 464 chất thỏa mơ hình 3P-R, tiến hành docking qua mơ hình D-R có 443 chất docking thành cơng Khi nghiên cứu mô động lực học phân tử, kết thu chƣa tốt, phức hợp protein phối tử dao động nhiều, hệ chƣa ổn định, cần thêm thời gian để hệ cân nhƣ tối thiểu hóa lƣợng tốt hơn, thời gian nghiên cứu ngắn nguyên nhân, đó, nên khảo sát lại thời gian mơ động lực học phân tử Nghiên cứu sàng lọc đƣợc hợp chất có điểm số docking tốt, có khả gắn kết IL-23 IL-23R, ức chế tạo thành phức hợp IL-23/IL-23R nhƣ có hiệu ức chế lên đƣờng truyền tín hiệu phức IL-23/IL-23R, có tác động điều trị số bệnh lý có liên quan Tuy nhiên, q trình phát triển thuốc q trình lâu dài, địi hỏi nhiều nghiên cứu để tìm đƣợc khung cấu trúc “hit” có tiềm cho việc phát triển công thức Đề nghị Ức chế gắn kết IL-23 lên IL-23R liệu pháp hiệu để điều trị bệnh tự miễn, nay, có kháng thể đơn dòng đƣợc ứng dụng điều trị, chƣa có thuốc phân tử nhỏ đƣợc nghiên cứu để ức chế hệ IL23/IL-23R Do đó, hƣớng nghiên cứu có tiềm để tìm đƣợc thuốc phân tử nhỏ có tác dụng tốt để ứng dụng có hiệu lâm sàng Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí66 Minh Để đạt đƣợc bƣớc tiến lớn việc khám phá thuốc phân tử nhỏ ức chế hoạt tính IL-23, chúng tơi đề nghị tiếp tục tiến hành mô động lực học phân tử tính tốn lƣợng tự liên kết cho tất chất tiềm sàng lọc đƣợc nghiên cứu này; dự đốn tính chất dƣợc động học chất tiềm để tiếp tục tìm kiếm chất có hoạt tính ức chế IL-23; phân tích cấu trúc, gắn kết chất tìm đƣợc phƣơng pháp thực tế nhƣ NMR, X-ray; xác định chứng minh hoạt tính phân tử nhỏ có hoạt tính ức chế mạnh IL-23/IL-23R Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí67 Minh TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo tiếng Anh Bloch Y., Bouchareychas L., Merceron R et al (2018), "Structural Activation of Pro-inflammatory Human Cytokine IL-23 by Cognate IL-23 Receptor Enables Recruitment of the Shared Receptor IL-12Rbeta1", Immunity 48 (1), pp 45-58 Eken Ahmet, Singh Akhilesh K , Oukka Mohamed (2016), "Interleukin 23", Compendium of Inflammatory Diseases, Michael J Parnham, chủ biên, Springer Basel, Basel, pp 741-749 Emile A., Rossen A., Paul B et al (2018), GROMACS Manual, University of Groningen Department of Biophysical Chemistry, The Netherlands Floss Doreen M., Schröder Jutta, Franke Manuel et al (2015), "Insights into IL-23 biology: From structure to function", Cytokine & Growth Factor Reviews 26 (5), pp 569-578 K Vanommeslaeghe E Hatcher, C Acharya, S Kundu, S Zhong, J Shim, E Darian, O Guvench, P Lopes, I Vorobyov A D Mackerell, Jr (2010), "CHARMM general force field: A force field for drug-like molecules compatible with the CHARMM all-atom additive biological force fields", Journal of computational chemistry 31 (4), pp 671-690 Kyttaris Vasileios C, Kampagianni Ourania , Tsokos George (2013), "Treatment with Anti-Interleukin 23 Antibody Ameliorates Disease in LupusProne Mice", BioMed research international 2013, pp 861028 Lemkul Justin (2018), "From Proteins to Perturbed Hamiltonians: A Suite of Tutorials for the GROMACS-2018 Molecular Simulation Package [Article v1.0]", Living Journal of Computational Molecular Science Mark Abraham Berk Hess, David Van Der Spoel, Erik Lindahl (2019), GROMACS User Manual version 2019.3 Akdis M., Aab A., Altunbulakli C et al (2016), "Interleukins (from IL-1 to IL-38), interferons, transforming growth factor beta, and TNF-alpha: Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí68 Minh Receptors, functions, and roles in diseases", J Allergy Clin Immunol 138 (4), pp 984-1010 10 Beyer B M., Ingram R., Ramanathan L et al (2008), "Crystal structures of the pro-inflammatory cytokine interleukin-23 and its complex with a highaffinity neutralizing antibody", J Mol Biol 382 (4), pp 942-955 11 Hospital Adam, Goñi Josep Ramon, Orozco Modesto et al (2015), "Molecular dynamics simulations: advances and applications", Advances and applications in bioinformatics and chemistry : AABC 8, pp 37-47 12 Langowski J L., Kastelein R A , Oft M (2007), "Swords into plowshares: IL-23 repurposes tumor immune surveillance", Trends Immunol 28 (5), pp 207-212 13 Langowski J L., Zhang X., Wu L et al (2006), "IL-23 promotes tumour incidence and growth", Nature 442 (7101), pp 461-465 14 Meng X Y., Zhang H X., Mezei M et al (2011), "Molecular docking: a powerful approach for structure-based drug discovery", Curr Comput Aided Drug Des (2), pp 146-157 15 Schröder Jutta, Moll Jens M., Baran Paul et al (2015), "Non-canonical interleukin 23 receptor complex assembly: p40 protein recruits interleukin 12 receptor β1 via site II and induces p19/interleukin 23 receptor interaction via site III", The Journal of biological chemistry 290 (1), pp 359-370 16 Sherlock J P., Buckley C D , Cua D J (2014), "The critical role of interleukin-23 in spondyloarthropathy", Mol Immunol 57 (1), pp 38-43 17 Theofilopoulos A N., Kono D H , Baccala R (2017), "The multiple pathways to autoimmunity", Nat Immunol 18 (7), pp 716-724 18 Van Der Spoel D., Lindahl E., Hess B et al (2005), "GROMACS: fast, flexible, and free", Journal of computational chemistry 26 (16), pp 17011718 Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí69 Minh 19 Yang S Y (2010), "Pharmacophore modeling and applications in drug discovery: challenges and recent advances", Drug Discov Today 15 (11-12), pp 444-450 20 Zoete V., Cuendet M A., Grosdidier A et al (2011), "SwissParam: a fast force field generation tool for small organic molecules", Journal of computational chemistry 32 (11), pp 2359-2368 21 Bank Protein Data, http://www.rcsb.org/3d-view/5MXA ngày truy cập 13/06/2018 22 Bioinformatics Swiss Institute of, http://swissparam.ch/, ngày truy cập 22/08/2019 23 CHARMM-GUI, www.charmm-gui.org, ngày truy cập 20/08/2019 24 Chemdiv, http://www.chemdiv.com/, ngày truy cập 05/02/2019 25 Database@Taiwan, http://tcm.cmu.edu.tw/, ngày truy cập 25/07/2018 26 Drugbank, https://www.drugbank.ca/, ngày truy cập 05/07/2019 27 Europe Protein Data Bank in, http://www.ebi.ac.uk/pdbe/pisa/ ngày truy cập 15/06/2018 28 Information National Center for Biotechnology, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/, ngày truy cập 13/10/2019 29 Maybridge, https://www.maybridge.com, ngày truy cập 05/02/2019 30 ZINCPharmer, http://zincpharmer.csb.pitt.edu/, ngày truy cập 05/02/2019 Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh PL-1 PHỤ LỤC PHỤ LỤC Các acid amin bề mặt tƣơng tác tiểu phân cấu tạo IL23 với thụ thể IL-23R đƣợc xác định PISA http://www.ebi.ac.uk/pdbe/pisa/ IL-23R:IL-23p19 IL-23R IL-23p19 IL-23R:IL-23p40 IL-23p19:IL-23p40 IL-23R IL-23p40 IL-23p19 IL-23p40 GLY 24 ASP 55 ARG 62 LYS 107 GLN 34 LYS 124 ILE 25 LEU 56 PRO 106 ASP 109 GLN 38 TYR 136 THR 26 ARG 57 LYS 107 GLY 110 CYS 41 ALA 198 ASN 27 GLU 58 PHE 109 ILE 111 TRP 45 CYS 199 ILE 28 GLU 59 GLN 110 TRP 112 ASP 55 ALA 201 ASN 29 GLY 60 THR 114 PRO 69 ALA 202 CYS 30 ASP 67 LYS 124 HIS 70 GLU 203 SER 31 VAL 68 LYS 126 ILE 71 GLU 204 ILE 56 HIS 70 PHE 128 GLN 72 SER 205 LYS 57 PHE 99 CYS 73 PHE 228 TYR 67 TYR 100 GLY 74 ARG 230 ASN 69 LEU 103 CYS 77 PRO 265 GLY 70 ILE 108 ASP 78 SER 267 SER 98 PRO 113 PRO 79 TYR 268 MET 99 GLN 154 LEU 82 PHE 269 TYR 100 PRO 155 TYR 100 SER 270 THR 102 TRP 156 ARG 167 ASP 292 HIS 108 GLN 157 SER 168 ASP 312 GLN 110 LEU 159 GLN 170 ARG 313 GLU 111 LEU 160 ALA 171 TYR 314 THR 112 LEU 161 PHE 172 TYR 315 LEU 113 LYS 164 ALA 174 SER 316 CYS 115 ILE 165 VAL 175 Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh PL-2 GLY 116 ARG 167 ALA 177 LYS 117 ARG 178 SER 168 ASP 118 VAL 179 ALA 181 HIS 182 ALA 185 THR 186 Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh PL-3 Các liên kết bề mặt tƣơng tác đƣợc xác định PISA http://www.ebi.ac.uk/pdbe/pisa/ IL23R:IL-23p19 IL23R:IL-23p40 IL-23R IL-23p19 IL-23R ASP 118 TRP 156 ARG 62 Liên kết ASP 109 ARG 57 ARG 62 hydro ASP 109 LEU 113 GLU 111 GLY 24 Liên kết hydro ASN 29 ARG 57 liên kết cầu LYS 164 muối GLU 58 IL23p19:IL-23p40 IL-23p19 CYS 73 IL-23p40 Liên kết disulfide CYS 199 CYS 73 CYS 199 ILE 71 GLU 203 HIS 70 GLN 38 ARG 178 Liên kết hydro IL-23p40 GLU 203 ASP 292 ASP 312 ILE 71 GLU 203 CYS 77 TYR 268 HIS 70 Liên kết GLU 203 ARG 178 cầu ASP 312 ARG 178 muối ASP 312 Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh PL-4 PHỤ LỤC Các chất thỏa mãn mơ hình 3D pharmacophore 3P-S 3P-R Cấu trúc hóa học chất thỏa mãn mơ hình 3P-S 3P-R đƣợc lƣu dƣới file *.mdb tại: https://drive.google.com/open?id=1kgsRs3WrMTiz6BCMSzeKbGJX2p6KTJa PHỤ LỤC Kết docking lên khoang gắn kết theo mơ hình D-S D-R Dữ liệu cấu trúc, điểm số docking acid amin tƣơng tác chất tiềm gắn kết thành công mô hình D-S D-R đƣợc lƣu trữ (dƣới dạng *.xlsx *.mdb): https://drive.google.com/open?id=1ZLX_u3sfzQW1RQEwJoTAOsuN2MBpa HlE PHỤ LỤC Các tập tin sử dụng mô động lực học phân tử phức hợp protein-phối tử Các tập tin sử dụng đƣợc liệt kê theo thứ tự bên dƣới đƣợc lƣu thành tập tin tên Phu luc 4-Cac tap tin su dung MD.docx đƣợc lƣu trữ tại: https://drive.google.com/open?id=1EHbhvnIlJh28nd5ABllFaZetcoUapu_9 Tập tin: ions.mdp; Tập tin: em.mdp; Tập tin nvt.mdp; Tập tin npt.mdp; Tập tin md.mdp; Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn ... Hiện tại, chƣa có thuốc phân tử nhỏ ức chế hoạt tính IL -23 Mục tiêu nghiên cứu sàng lọc phân tử nhỏ có khả ức chế hoạt tính IL -23 thơng qua ức chế tƣơng tác protein-protein IL -23 IL-23R Đối tƣợng... tại, chƣa có thuốc phân tử nhỏ tác động lên phức hợp IL -23: IL23R nhƣ chuỗi phản ứng Vì vậy, việc xây dựng mơ hình in silico để sàng lọc cấu trúc phân tử nhỏ có khả ức chế hoạt tính IL -23, dựa tƣơng... kế cấu trúc phân tử nhỏ có khả ức chế hoạt tính IL -23 MỤC TIÊU CỤ THỂ Xây dựng mơ hình in silico (gồm mơ hình 3D-pharmacophore mơ hình mơ tả phân tử docking) dựa tƣơng tác IL -23/ IL-23R Sàng lọc