NGHIÊN cứu SÀNG lọc IN SILICO các PHÂN tử NHỎ có TIỀM NĂNG gắn kết CHỌN lọc TRÊN CXCR2 SO với CXCR1

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGUYỄN THỊ ÁNH TUYẾT NGHIÊN CỨU SÀNG LỌC IN SILICO CÁC PHÂN TỬ NHỎ CÓ TIỀM NĂNG GẮN KẾT CHỌN LỌC TRÊN CXCR2 SO VỚI CXCR1 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ ĐẠI HỌC Thành phố Hồ Chí Minh - Năm 2020 BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGUYỄN THỊ ÁNH TUYẾT NGHIÊN CỨU SÀNG LỌC IN SILICO CÁC PHÂN TỬ NHỎ CÓ TIỀM NĂNG GẮN KẾT CHỌN LỌC TRÊN CXCR2 SO VỚI CXCR1 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ ĐẠI HỌC Giảng viên hướng dẫn: PGS TS LÊ MINH TRÍ Thành phố Hồ Chí Minh - Năm 2020 MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC BẢNG viii DANH MỤC HÌNH ẢNH ix LỜI CẢM ƠN xi ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 GIỚI THIỆU VỀ INTERLEUKIN-8 (CXCL8) Giới thiệu chemokin CXCL8 1.2 GIỚI THIỆU VỀ THỤ THỂ CXCR1/2 Giới thiệu thụ thể liên hợp với G-protein CXCR1/2 1.3 BỆNH LÝ LIÊN QUAN Bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính Bệnh hen suyễn Bệnh xơ nang Bệnh viêm loét đại tràng Bệnh viêm thần kinh Bệnh mạch máu Bệnh viêm khớp Con đường CXCL8-CXCR1/2 ung thư 10 1.4 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU Ở VIỆT NAM VÀ THẾ GIỚI 10 Những khía cạnh nghiên cứu CXCR1/2 in silico 10 Những khía cạnh cịn bỏ ngỏ 13 1.5 CƠ SỞ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 13 iii Cơ sở thực đề tài chọn lọc CXCR2 13 Cơ sở chọn docking vị trí allosteric nội bào 13 1.6 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC 15 1.7 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ THUỐC HỢP LÝ 15 Mơ hình 3D-pharmacophore 15 Mơ hình 2D-QSAR 16 Đánh giá hấp thu-phân bố-chuyển hóa-độc tính (ADMET) 16 Mơ hình homology 17 Mơ hình mô tả phân tử docking 17 1.8 THƯ VIỆN ZINC VÀ CÔNG CỤ ZINPHARMER 18 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1 PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG MÔ HÌNH 3D-PHARMACOPHORE CXCR2 21 Chuẩn bị sở liệu 22 Xây dựng mơ hình 23 Đánh giá mơ hình 24 2.2 PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG MƠ HÌNH 2D-QSAR 25 Chuẩn bị sở liệu 25 Tính tốn lựa chọn thơng số mô tả 26 Loại chất gây nhiễu 27 Xây dựng mơ hình 2D-QSAR 29 Đánh giá mơ hình 30 2.3 ĐÁNH GIÁ HẤP THU-PHÂN BỐ-CHUYỂN HĨA-THẢI TRỪ-ĐỘC TÍNH (ADMET) 32 2.4 PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG MÔ HÌNH HOMOLOGY CXCR2 33 Xây dựng mơ hình 33 Đánh giá mơ hình 34 iv 2.5 PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG MƠ HÌNH MƠ TẢ PHÂN TỬ DOCKING CXCR2 35 Chuẩn bị protein 35 Chuẩn bị phối tử redocking 35 Chuẩn bị phối tử docking 36 Docking với LeadIT 2.1.8 36 Đánh giá mơ hình docking 37 2.6 PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG MƠ HÌNH MƠ TẢ PHÂN TỬ DOCKING CXCR1 38 Chuẩn bị protein 38 Chuẩn bị phối tử redocking 38 Docking với LeadIT 2.1.8 38 2.7 ỨNG DỤNG SÀNG LỌC ẢO 38 Mơ hình 3D-Pharmacophore CXCR2 38 Mô hình 2D-QSAR CXCR2 39 Đánh giá ADMET 39 Mơ hình docking với CXCR2 39 Mơ hình docking với CXCR1 39 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 40 3.1 MƠ HÌNH 3D-PHARMACOPHORE 40 3.2 MƠ HÌNH 2D-QSAR 45 Kết xây dựng mơ hình 2D-QSAR 45 Kết đánh giá mơ hình 2D-QSAR 50 3.3 ĐÁNH GIÁ ADMET 52 3.4 MƠ HÌNH HOMOLOGY CXCR2 53 3.5 MƠ HÌNH MƠ TẢ PHÂN TỬ DOCKING 55 Mơ hình mơ tả phân tử docking CXCR2 55 v Mô hình mơ tả phân tử docking CXCR1 57 3.6 ỨNG DỤNG SÀNG LỌC ẢO 58 3.7 BÀN LUẬN 60 Bàn luận kết sàng lọc 60 So sánh với nghiên cứu khác 60 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHỤ LỤC 72 vi DANH MỤC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 2D Two dimensions (2 chiều) 3D Three dimensions (3 chiều) QSAR Quantitative Structure-Activity Relationship (mối quan hệ định lượng cấu trúc tác dụng) RMSE Root mean square error (Căn bậc hai sai số bình phương trung bình) TNF Tumor necrosis factor (yếu tố hoại tử khối u) TRAIL Tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand (phối tử gây chết rụng tế bào liên quan đến yếu tố hoại tử khối u) HEK293 Human embryonic kidney 293 (tế bào thận bào thai người 293) CHO Chinese hamster ovary (tế bào buồng trứng chuột Trung Hoa) IC50 Half maximal inhibitory concentration (nồng độ ức chế 50% đối tượng thử nghiệm) CXCR2 C-X-C chemokine receptor type CXCR1 C-X-C chemokine receptor type CXCL8 C-X-C Motif Chemokine Ligand vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Một số phân tử nhỏ tiêu biểu đối kháng CXCR1/2 đưa vào nghiên cứu lâm sàng 11 Bảng 2.2 Tập xây dựng mơ hình 3D-Pharmacophore 23 Bảng 2.3 Giá trị ngưỡng rủi ro ADMET theo ADMET Predictor 32 Bảng 3.4 10 mơ hình 3D-Pharmacophore chọn để tiến hành đánh giá 40 Bảng 3.5 Kết đánh giá mơ hình 3D-Pharmacophore 44 Bảng 3.6 Phân loại định nghĩa thông số mô tả chọn 46 Bảng 3.7 Mối tương quan thông số mô tả phân tử với với pIC50 47 Bảng 3.8 Kết loại nhiễu PCA, Z-score Zx-score 48 Bảng 3.9 Kết đánh giá tập phân chia ngẫu nhiên, trung bình tồn tập 51 Bảng 3.10 Miền ứng dụng mơ hình 2D-QSAR 52 Bảng 3.11 Kết sàng lọc ADMET phần mềm ADMET Predictor 9.5 53 Bảng 3.12 Các thông số đánh giá mơ hình homology CXCR2 53 Bảng 3.13 So sánh với nghiên cứu [58] [34] 61 viii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Mơ CXC mơ týp ELR chemokin nhóm CXC Hình 1.2 Cấu trúc thụ thể liên hợp với G-protein Hình 1.3 Cấu trúc 2D chất đối kháng CXCR2 có tên SB225002 Hình 1.4 Cấu trúc 2D phân tử SCH527123 14 Hình 1.5 Cấu trúc tinh thể CXCR1 (màu xanh lá), cấu trúc homology CXCR2 (màu xanh dương) gắn kết ligand phân tử nhỏ SCH527123 (màu nâu) vị trí allosteric 14 Hình 2.6 Mơ tả bước tiến hành nghiên cứu 21 hình 2.7 Các bước xây dựng mơ hình 3D-Pharmacophore 22 Hình 2.8 Quy trình thực xây dựng mơ hình 2D-QSAR 25 Hình 2.9 Minh họa loại nhiễu phương pháp PCA, chất khoanh tròn chất bị loại 28 Hình 2.10 Các bước xây dựng mơ hình homology 33 Hình 2.11 Quy trình thực mơ hình docking 35 Hình 3.12 Hình minh họa đánh giá mơ hình 3D-Pharmacophore với FN chất dương tính giả, TP chất dương tính thật, TN chất âm tính thật, FP chất âm tính giả 45 Hình 3.13 Loại nhiễu phương pháp PCA tạo phần mềm MOE 48 Hình 3.14 Biểu đồ thể mối tương quan hoạt tính sinh học dự đốn hoạt tính sinh học thực nghiệm tồn tập sau loại nhiễu 49 Hình 3.15 Biểu đồ thể mối tương quan hoạt tính sinh học dự đốn hoạt tính sinh học thực nghiệm tập nhiễu 50 Hình 3.16 Mơ hình homology số cấu trúc CXCR2 tải từ máy chủ ITASSER thể MOE 54 Hình 3.17 Khoang gắn kết allosteric CXCR2 tạo phần mềm MOE 55 Hình 3.18 Sự gắn kết khoang allosteric với pose âm điểm narixin (-8,7887 kJ/mol) tạo MOE 56 Hình 3.19 Kết docking ZINC40658275 CXCR2 58 ix Hình 3.20 Kết sàng lọc ảo thư viện ZINC qua mơ hình 59 x 25 BMCL_2006_16_5513_a 7.80 8.12 26 BMCL_2006_16_5513_b 8.00 8.19 27 BMCL_2006_16_5513_c 8.30 8.09 28 BMCL_2006_16_5513_d 8.00 8.12 29 BMCL_2006_16_5513_e 7.90 8.12 30 BMCL_2006_16_5513_f 7.80 7.91 31 BMCL_2006_16_5513_h 7.90 8.15 32 BMCL_2006_16_5513_j 7.80 8.26 33 BMCL_2006_16_5513_k 7.70 7.32 34 BMCL_2006_16_5513_l 8.00 8.25 35 BMCL_2006_16_5513_m 7.80 8.28 36 BMCL_2006_16_5513_n 8.20 8.09 37 BMCL_2006_16_5513_o 8.20 7.91 38 BMCL_2006_16_5513_p 8.40 8.04 39 BMCL_2006_16_5513_q 8.20 8.08 40 BMCL_2006_16_5513_r 7.90 7.84 41 BMCL_2008_18_798_16 6.20 6.65 42 BMCL_2008_18_798_18 6.60 6.58 43 BMCL_2008_18_798_19 6.90 6.51 44 BMCL_2008_18_798_20 6.60 6.56 45 BMCL_2008_18_798_21 6.00 6.34 46 BMCL_2008_18_798_24 6.50 6.39 47 BMCL_2008_18_798_29 6.70 6.43 48 BMCL_2009_19_4446_06 8.30 7.77 49 BMCL_2009_19_4446_07 7.90 7.68 50 BMCL_2009_19_4446_08 7.60 7.76 51 BMCL_2009_19_4446_10 7.70 7.34 52 BMCL_2009_19_4446_14 7.60 7.71 53 BMCL_2009_19_4446_16 7.50 7.77 54 BMCL_2009_19_4446_18 8.00 7.59 55 BMCL_2009_19_4446_19 8.00 7.52 56 BMCL_2009_19_4446_20 8.00 7.59 57 BMCL_2009_19_4446_22 7.70 7.91 58 BMCL_2009_19_4446_23 7.70 7.90 59 BMCL_2009_19_4446_24 7.70 7.93 60 BMCL_2009_19_4446_25 8.30 7.91 61 BMCL_2009_19_4446_26 7.60 7.82 62 BMCL_2009_19_4446_27 7.70 7.34 63 BMCL_2009_19_4446_30 7.80 7.63 64 BMCL_2009_19_4446_32 8.50 8.00 65 BMCL_2009_19_4446_35 8.30 7.77 66 BMCL_2009_19_4446_36 8.30 8.21 67 BMCL_2009_19_4446_37 7.30 7.88 68 BMCL_2009_19_4446_38 7.20 7.80 69 BMCL_2015_25_1616_25 5.50 5.57 70 BMCL_2015_25_1616_30 6.20 6.59 71 BMCL_2015_25_1616_6 6.40 6.60 72 BMCL_2017_17_1713_b 7.50 7.42 73 BMCL_2017_17_1713_c 7.80 7.42 74 BMCL_2017_17_1713_c1 7.50 7.29 75 BMCL_2017_17_1713_e 7.70 7.28 76 BMCL_2017_17_1713_l 7.40 7.66 77 BMCL_2017_17_1713_l2 7.90 7.64 78 BMCL_2017_17_1713_m 7.40 7.50 79 BMCL_2017_17_1713_n 7.60 7.58 80 CTMC_2010_10 _10 7.30 7.47 81 CTMC_2010_10 _12 7.50 7.89 82 CTMC_2010_10 _15 7.50 7.55 83 CTMC_2010_10 _17 7.90 7.54 84 CTMC_2010_10 _18 8.00 7.87 85 CTMC_2010_10 _19 8.00 8.35 86 CTMC_2010_10 _20 7.90 7.77 87 CTMC_2010_10 _21 8.10 7.96 88 CTMC_2010_10 _22 8.00 7.81 89 CTMC_2010_10 _24 8.00 7.77 90 CTMC_2010_10 _25 8.20 8.16 91 CTMC_2010_10 _26 7.90 8.08 92 CTMC_2010_10 _27 8.10 8.09 93 CTMC_2010_10 _8 7.00 7.34 94 CTMC_2010_10 _9 7.20 7.52 95 JMC_2004_47_1319_1e 7.60 7.61 96 JMC_2004_47_1319_1h 7.20 7.74 ... MƠ TẢ PHÂN TỬ DOCKING CXCR1 Mơ hình mơ tả phân tử docking tiến hành hai thụ thể CXCR1 CXCR2 Một phân tử xem có tiềm gắn kết chọn lọc CXCR2 phân tử gắn kết tốt CXCR2 không gắn gắn kết yếu CXCR1. .. navarixin (là chất ức chế chọn lọc gấp 80 lần CXCR2 so với CXCR1) để tiến hành sàng lọc bước Mơ hình docking với CXCR1 Các chất sau qua mơ hình mơ tả phân tử docking CXCR2 các phân tử có tiềm gắn kết. .. TẾ ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGUYỄN THỊ ÁNH TUYẾT NGHIÊN CỨU SÀNG LỌC IN SILICO CÁC PHÂN TỬ NHỎ CÓ TIỀM NĂNG GẮN KẾT CHỌN LỌC TRÊN CXCR2 SO VỚI CXCR1 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ ĐẠI