Khóa luận được nghiên cứu với mục tiêu nhằm xây dựng được các mô hình toán học QSAR sử dụng mô tả phân tử ISIDA định lượng giữa cấu trúc và hoạt tính ức chế HDAC2; Đánh giá mô hình QSAR theo các thông số thống kê; Ứng dụng mô hình xây dựng được trong sàng lọc, dự đoán và thiết kế hợp chất mới.
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 ,V NU Ph ar m Người thực hiện: ĐOÀN VIỆT NGA ac y ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA Y DƢỢC of Me d ici ne an d 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 ol KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƢỢC HỌC TS PHẠM THẾ HẢI Hà Nội – 2018 Co py ri gh t @ Sc ho Khóa: QH.2013.Y Người hướng dẫn: TS LÊ THỊ THU HƢỜNG PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma ,V NU LỜI CẢM ƠN ac y 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 Ph ar m bảo, động viên, hướng dẫn để tơi hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn TS Phạm Thế Hải công tác Trường Đại học Dược Hà Nội giúp đỡ 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, an d học tập, nghiên cứu, rèn luyện Khoa suốt năm học qua Sau cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới gia đình, anh chị em bạn ne bè sát cánh, đồng hành, ủng hộ động viên tơi q tình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Dù cố gắng kiến thức, kỹ thời gian thực hạn hẹp, tơi khó tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận ý kiến đóng ici góp thầy để khóa luận tơi hồn thiện Hà Nội, Ngày 25 tháng năm 2018 Sinh viên Đoàn Việt Nga Co py ri gh t @ Sc ho ol of Me d Tôi xin chân thành cảm ơn PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma ,V NU GIẢI THÍCH CHỮ VIẾT TẮT 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 Ph ar m an d ne ici of Me d Tương quan định lượng cấu trúc – tác dụng Sai số toàn phương QSAR Sc ho SAHA ol RMSE TS ac y CCC Tập huấn luyện Tham số phân tử Co py ri gh t @ TSPT Suberoylanilide hydroxamic acid PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma ,V NU DANH MỤC CÁC HÌNH ac y Hình1.1: Q trình acetyl hóa histone / deacetyl hóa điều chỉnh enzyme HAT HDAC Hình 1.2: Cấu tạo trung tâm hoạt động HDAC Ph ar m 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 an d thu thập 20 Hình 2.2: Các bước xây dựng mơ hình QSAR ứng dụng mơ hình thiết kế ne dự đốn 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 ici Hình 2.5: Hai loại mảnh cấu trúc theo chuỗi nhánh với phân loại: nguyên tử Co py ri gh t @ Sc ho ol of Me d 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 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma ,V NU DANH MỤC CÁC BẢNG ac y 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 thông số đánh giá chéo độ thích hợp mơ hình tuyến tính Ph ar m 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 Co py ri gh t @ Sc ho ol of Me d ici ne an d Bảng 3.4: Dẫn xuất khung 4a 37 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma ,V NU MỤC LỤC ac y MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Thực trạng mắc bệnh ung thư tử vong ung thư Ph ar m 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 an d 1.2.3 Mối liên quan ung thư hoạt động bất thường HDAC2 1.3 Các chất ức chế histon deacetylase 10 ne 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 ici 1.4 Mơ hình tƣơng quan định lƣợng tính chất – tác dụng (QSAR) 15 of Me d 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 ho ol 2.1.1 Cơ sở liệu (CSDL) 20 2.2 Phương pháp nghiên cứu 21 Co py ri gh t @ Sc 2.2.1 Phương pháp thiết kế dự đốn hợp chất thiết kế mơ hình QSAR từ mảnh cấu trúc 21 2.2.2 Tính toán tham số phân tử 23 2.2.3 Thiết kế 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 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma ,V NU 3.2 Bàn luận 37 3.2.1 Về phương pháp tính tốn tham số phân tử 37 ac y 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 Ph ar m hydroxamic 38 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 40 Co py ri gh t @ Sc ho ol of Me d ici ne an d TÀI LIỆU THAM KHẢO PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma ,V NU MỞ ĐẦU ac y 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 Ph ar m 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 an d Nam Tuy nhiên, q trình nghiên cứu phát triển thuốc nói chung thuốc điều trị ung thư nói riêng chủ yếu dựa phương pháp thực ne nghiệm thử-lỗi với nhược điểm tốn thời gian, tiền bạc cho hiệu thấp [30] Ngoài ra, thuốc điều trị ung thư cịn 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 ici Nhờ tiến di truyền học sinh học phân tử, Histon of Me d 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 hố 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] ho ol 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 Co py ri gh t @ Sc 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 nhóm –NHOH tạo phức bền với Zn2+ 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 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma ,V NU (QSAR – Quantitive Structure Activity relationships), ứng dụng chủ yếu dự đốn hoạt tính chế tác dụng, sàng lọc virtual screening hợp ac y 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- Ph ar m 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 an d thư tối ưu hóa ứng dụng linh hoạt mơ tả sàng lọc, dự đốn thiết kế hợp chất Từ vấn đề nêu trên, mục tiêu chung nghiên cứu “Ứng dụng ne 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 ici ISIDA định lượng cấu trúc hoạt tính ức chế HDAC2 Co py ri gh t @ Sc ho ol of Me d - Đánh giá mơ hình QSAR theo thơng số thống kê - Ứng dụng mơ hình xây dựng sàng lọc, dự đoán thiết kế hợp chất PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma ... điều trị ung an d thư tối ưu hóa ứng dụng linh hoạt mơ tả sàng lọc, dự đốn thiết kế hợp chất Từ vấn đề nêu trên, mục tiêu chung nghiên cứu ? ?Ứng dụng ne mô tả phân tử ISIDA thiết kế hợp chất ức. .. 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... Me d ici ne an d 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 ol KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƢỢC HỌC TS