Tổng hợp và đánh giá tác dụng sinh học các dẫn xuất của indirubin

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - NGUYỄN TRỌNG DÂN TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG SINH HỌC CÁC DẪN XUẤT CỦA INDIRUBIN LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội - Năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - NGUYỄN TRỌNG DÂN TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG SINH HỌC CÁC DẪN XUẤT CỦA INDIRUBIN Chuyên ngành: Hóa học hợp chất thiên nhiên Mã số: 44 01 17 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Lưu Văn Chính TS Tơ Đạo Cường Hà Nội - Năm 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu Luận án trung thực chưa có cơng bố cơng trình nghiên cứu trước Tồn thơng tin trích dẫn Luận án rõ nguồn gốc xuất xứ NGHIÊN CỨU SINH Nguyễn Trọng Dân LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Lưu Văn Chính, TS Tơ Đạo Cường - Viện Hóa học hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam giao đề tài tận tình hướng dẫn em suốt trình thực Luận án Em xin chân thành cảm ơn GS, TS Nguyễn Mạnh Cường cung cấp chất đầu indirubin quý giá góp ý nhiều cho Luận án em Em xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô, cán Viện Hóa học hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam, Khoa Hóa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại Học Quốc gia Hà Nội giảng dạy, hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành học phần chun đề Chương trình đào tạo Tơi xin chân thành cảm ơn tập thể cán Phòng Tổng hợp hữu cơ, Viện Hóa học hợp chất thiên nhiên giúp đỡ tơi suốt q trình thực Luận án Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến Lãnh đạo Viện Hóa học hợp chất thiên nhiên, Học viện Khoa học công nghệ, Hội đồng khoa học, Bộ phận quản lý đào tạo phòng ban giúp đỡ, tạo điều kiên thuận lợi cho suốt thời gian học tập nghiên cứu sở Tôi xin cảm ơn Lãnh đạo, Chỉ huy Trung tâm Nhiệt đới Việt -Nga, Phân viện Cơng nghệ Sinh học, Chi nhánh Phía Nam tập thể phịng Sinh hóa cho phép, tạo điều kiện thời gian, thiết bị nghiên cứu, động viên tinh thần cho tơi q trình học tập nghiên cứu Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình, người thân, bạn bè hết lịng ủng hộ tinh thần vật chất suốt trình học tập thực Luận án Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Tác giả Luận án Nguyễn Trọng Dân DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Các phương pháp sắc ký TLC Thin Layer Chromatography: Sắc ký lớp mỏng CC Column Chromatography: Sắc ký cột Các phương pháp phổ HM-RS(ESI) Hight resolution Mass Spectroscopy(electrospay ionization): Phổ khối lượng phân giải cao (ion hóa phun mù điện tử) UV Ultraviolet spectroscopy: Phổ tử ngoại Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy: Phổ cộng hưởng từ H-NMR hạt nhân proton 13 C-NMR Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon-13 DEPT Distortioless Enhancement by Polarisation Tranfer: Phổ DEPT COSY Correlation Spectroscopy: Phổ tương tác hai chiều đồng hạt nhân 1H1H HSQC Heteronuclear Single Quantum Correlation: Phổ tương tác hai chiều trực tiếp dị hạt nhân HMBC Heteronuclear Multiple Bond Correlation: Phổ tương tác đa liên kết hai chiều dị hạt nhân NOESY Nuclear Overhauser effect spectroscopy: Phổ tương tác đồng hạt nhân 1H-1H qua không gian s: singlet d: doublet t: triplet m: multiplet dd: double doublet q: quartet qui: quintet br:broad Các chữ viết tắt khác IC50 Inhibitory concentration of 50% of cell proliferation: Nồng độ tác dụng ức chế 50% tăng sinh tế bào LD50 Lethal dose of 50%: Liều gây chết 50% tổng số đối tượng thử nghiệm MIC Minimmum inhibitory concentration: Nồng độ ức chế tối thiểu Tonc Nhiệt độ nóng chảy Hep-G2 Human Hepatocellular carcinoma: Dịng tế bào ung thư biểu mơ gan -1- LU-1 Lung cancer: Dòng tế bào ung thư phổi SW480 Dòng tế bào ung thư đại tràng HL-60 Dòng tế bào ung thư máu HEK-293 Dòng tế bào thường thận CDKs Cyclin-dependent kinases: Các kinase phụ thuộc cyclin GSK-3β Glycogen synthase kinase-3β: kinase-3β tổng hợp glycogen HIV Human immunodeficiency virus: Virus gây suy giảm miễn dịch người CML Chronic myeloid leukemia: Bạch cầu dịng tủy mãn tính APL Acute promyelocytic leukemia: Bạch cầu tiền tủy bào cấp tính PML-RARα Promyelocytic leukemia retinoic acid receptor alpha: Thụ thể acid AhR retionic alpha bệnh bạch cầu tiền tủy bào Aryl hydrocarbon receptor: Thụ thể Aryl hydrocarbon TNFα Tumor necrosis factor alpha: Yếu tố hoại tử khối u alpha ROS Reactive oxygen species: Các tiểu phần oxy hoạt động TRAIL TNF-𝛼-related apoptosis-inducing ligand: Protein hoạt động phối tử gây trình tự chết theo chương trình tế bào PLCγ2 Phospholipase Cγ2: Enzyme quan trọng việc kích hoạt tế bào sau thắt chặt thụ thể NF-κB Nuclear factor-kappaB: Yếu tố nhân κB VSMC Vascular smooth muscle cell: Tế bào trơn mạch máu COX Cyclooxygenase: Enzyme xúc tác cho chuyển đổi axít arachidonic thành prostaglandin GPVI Glycoprotein VI: Glycoprotein màng tiểu cầu, đóng vai trị quan trọng việc kích hoạt kết tụ collagen tiểu cầu TNCB 2,4,6-trinitro-l-chlorobenzene DMAP Dimethylaminopyridine PFPTFA Pentafluorophenyl trifluoracetate BTEAB: (1-butyl)triethylammonium bromide LPS Lipopolysaccharide: Phân tử cấu tạo gồm lipid polysaccharide EGFR Epidermal growth factor receptor: Thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu bì -2- STAT Signal transducer and activator of transcription: Bộ chuyển đổi tín hiệu chất kích hoạt phiên mã PI3-K Phosphoinositide 3-kinase: Enzyme liên quan đến chức tế bào tăng trưởng, tăng sinh, biệt hóa MAPK Mitogen-activated protein kinase: Protein kinase hoạt hóa phân bào VEGF Vascular endothelial growth factor: Yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu NCI National Cancer Institute: Viện ung thư Hoa kỳ DNA Deoxyribonucleic acid RNA Ribonucleic acid GP Glycogen phosphorylase AA Arachidonic acid ATP Adenosin triphosphat ADP Adenosin diphosphat DMSO Dimethyl sulfoxide DMF Dimethylformamide EtOH Ethanol MeOH Methanol EtOAc Ethyl acetate TCA Trichloroacetic acid -3- DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo indirubin Hình 1.2 Cơng thức cấu tạo số đồng phân indirubin .3 Hình 1.3 Cấu trúc hiệu suất tạo thành indirubin N-glycoside khác .8 Hình 1.4 Các đích tác dụng vòng đời tế bào indirubin dẫn xuất 13 Hình 1.5 Các chế tác động dẫn xuất indirubin q trình gây chết tế bào 16 Hình 1.6 Các dẫn xuất indirubin E564, E728 E804 17 Hình 1.7 Vùng liên kết ATP enzyme GSK-3β 33 Hình 2.1 Các phối tử mẫu chứng minh ức chế enzyme GSK-3β .40 Hình 4.1 Một phần phổ H-NMR hợp chất 42f 65 Hình 4.2 Một pshần phổ COSY hợp chất 42f 66 Hình 4.3 Một phần phổ COSY hợp chất 42f 66 Hình 4.4 Phổ DEPT 135 hợp chất 42f 66 Hình 4.5 Một phần phổ HMBC hợp chất 42f 67 Hình 4.6 Một phần phổ NOESY hợp chất 42f .68 Hình 4.7 Phổ HR-MS(ESI) hợp chất 42f 68 Hình 4.8 Cơng thức cấu tạo hợp chất (42f) 69 Hình 4.9 Một phần phổ COSY hợp chất 43f 75 Hình 4.10 Một phần phổ HSQC hợp chất 43f 75 Hình 4.11 Một phần phổ HMBC hợp chất 43f 76 Hình 4.12 Phổ HR-MS(ESI) hợp chất 43f 76 Hình 4.13 Cơng thức cấu tạo hợp chất 43f 77 Hình 4.14 Một phần phổ 1H-NMR hợp chất 44 83 Hình 4.15 Một phần phổ HMBC hợp chất 44 84 Hình 4.16 Phổ HR-MS(ESI) hợp chất 44 85 Hình 4.17 Cơng thức cấu tạo hợp chất 44 85 Hình 4.18 Một phần phổ 1H-NMR hợp chất 45f .85 Hình 4.19 Một phần phổ HMBC hợp chất 45f 86 Hình 4.20 Phổ HR-MS(ESI) hợp chất 45f 87 Hình 4.21 Cơng thức cấu tạo hợp chất 45f 87 Hình 4.22 Phổ 1H-NMR hợp chất 53a .94 -4- Hình 4.23 Một phần phổ 1H-NMR hợp chất 53a 94 Hình 4.24 Một phần phổ HMBC hợp chất 53a .95 Hình 4.25 Phổ HR-MS(ESI) hợp chất 53a 95 Hình 4.26 Cơng thức cấu tạo hợp chất 53a 95 Hình 4.27 Cấu trúc đơn tinh thể hợp chất 55 .102 Hình 4.28 Phổ 1H-NMR hợp chất 56a 104 Hình 4.29 Một phần phổ 1H-NMR hợp chất 56a 104 Hình 4.30 Một phần phổ HMBC hợp chất 56a .105 Hình 4.31 Phổ HR-MS(ESI) hợp chất 56a 106 Hình 4.32 Cơng thức cấu tạo hợp chất 56a .106 Hình 4.33 Một phần phổ HMBC hợp chất 56n .112 Hình 4.34 Phổ HR-MS(ESI) hợp chất 56n 113 Hình 4.35 Cơng thức cấu tạo hợp chất 56n .113 Hình 4.36 Mối tương quan lượng dock lượng tự liên kết thực nghiệm mơ hình bốn dòng tế bào ung thư (A) HepG2; (B) LU-1; (C) SW480; (D) HL-60 122 Hình 4.37 Liên kết hydrogen chất với amino axit enzyme GSK3β (PDB ID: 1Q41) (A) Indirubin 1; (B) Indirubin-3′-oxime 25; (C) CHIR-98014; (D) Bio-acetoxime 123 -5- DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Các tệp liệu cần thiết cho bước docking phân tử 41 Bảng 3.1 Cấu trúc thiol 41a-41i 42 Bảng 4.1 Các liệu phổ H-NMR dãy 42a-42i .69 Bảng 4.2 Các liệu phổ 13 C-NMR dãy 42a-42i .72 Bảng 4.3 Các liệu phổ H-NMR dãy 43a-43i .77 Bảng 4.4 Các liệu phổ 13 C-NMR dãy 43a-43i .81 Bảng 4.5 Các liệu phổ H-NMR dãy 45a-45h .87 Bảng 4.6 Các liệu phổ 13 C-NMR dãy 45a-45h 90 Bảng 4.7 Các liệu phổ H-NMR dãy 53a-53l .96 Bảng 4.8 Các liệu phổ 13 C-NMR dãy 53a-53l .100 Bảng 4.9 Các liệu phổ H-NMR dãy 56a-56l .106 Bảng 4.10 Các liệu phổ 13 C-NMR dãy 56a-56l 110 Bảng 4.11 Các liệu phổ H-NMR dãy 56m-56p 114 Bảng 4.12 Các liệu phổ 13 C-NMR dãy 56m-56p 114 Bảng 4.13 Hoạt tính gây độc chống tăng sinh tế bào in vitro dẫn xuất indirubin 42a-42i chất đối chứng dương 115 Bảng 4.14 Hoạt tính gây độc chống tăng sinh tế bào in vitro dẫn xuất indirubin 43a-43i chất đối chứng dương 116 Bảng 4.15 Hoạt tính gây độc chống tăng sinh tế bào in vitro dẫn xuất indirubin 45a-45h chất đối chứng dương 117 Bảng 4.16 Hoạt tính gây độc chống tăng sinh tế bào in vitro dẫn xuất indirubin 53a-53l chất đối chứng dương .118 Bảng 4.17 Hoạt tính gây độc chống tăng sinh tế bào in vitro dẫn xuất indirubin 54, 55, 56a-56p chất đối chứng dương 119 Bảng 4.18 Năng lượng dock giá trị số ức chế dự đoán chất 121 Bảng 4.19 Liên kết hydro chất với amino axit enzyme GSK-3β124 Bảng 4.20 Thơng số dược động học dự đốn độc tính hợp chất nghiên cứu 126 -6- 7.14 Phổ NMR, HR-MS(ESI) hợp chất 56m 273 7.15 Phổ NMR, HR-MS(ESI) hợp chất 56n 274 275 276 277 7.16 Phổ NMR, HR-MS(ESI) hợp chất 56o 278 279 7.17 Phổ NMR, HR-MS(ESI) hợp chất 56p 280 Mô tương tác chất với enzyme GSK-3β sử dụng phần mềm AutoDock4.2.6 (A) (B) 281 (C) (D) (E) (F) (G) (H) 282 (I) (K) (L) (M) Hình 8.1 Các liên kết hydro tạo thành chất với enzyme GSK-3β (PDB ID: 1Q41) (A) Hợp chất 1; (B) Hợp chất 54; (C) Hợp chất 55; (D) Hợp chất 25; (E) Hợp chất 56a; (F) Hợp chất 56b; (G) Hợp chất 56c; (H) Hợp chất 56f; (I) Hợp chất 56i; (K) Hợp chất 56n; (L) CHIR-98014; (M) BIO-acetoxime 283 (A) (B) (C) (D) (E) (F) 284 (G) (H) (I) (K) (L) (M) Hình 8.2 Các tương tác kỵ nước (A) Hợp chất 1; (B) Hợp chất 54; (C) Hợp chất 55; (D) Hợp chất 25; (E) Hợp chất 56a; (F) Hợp chất 56b; (G) Hợp chất 56c; (H) Hợp chất 56f; (I) Hợp chất 56i; (K) Hợp chất 56n; (L) CHIR-98014; (M) BIOacetoxime 285 (A) (B) (C) (D) (E) (F) (G) (H) 286 (I) (K) (L) (M) Hình 8.3 Cấu hình tương tác lập thể hợp chất với vùng liên kết ATP enzyme GSK-3β dự đoán nghiên cứu mô tương tác phân tử Các hợp chất tương tác quan trọng biểu diễn dạng đường nối (A) Hợp chất 1; (B) Hợp chất 54; (C) Hợp chất 55; (D) Hợp chất 25; (E) Hợp chất 56a; (F) Hợp chất 56b; (G) Hợp chất 56c; (H) Hợp chất 56f; (I) Hợp chất 56i; (K) Hợp chất 56n; (L) CHIR-98014; (M) BIO-acetoxime 287 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - NGUYỄN TRỌNG DÂN TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG SINH HỌC CÁC DẪN XUẤT CỦA INDIRUBIN. .. Tổng hợp indirubin từ nguyên liệu hóa học 1.3 Tổng hợp dẫn xuất indirubin 1.3.1 Tổng hợp dẫn xuất indirubin từ dẫn xuất isatin indoxyl acetate 1.3.2 Tổng hợp dẫn xuất. .. 1.3 Tổng hợp indirubin cách khử isatin KBH4 Sơ đồ 1.4 Tổng hợp dẫn xuất indirubin 11 Sơ đồ 1.5 Tổng hợp dẫn xuất indirubin 12 cách khử hóa dẫn xuất isatin KBH4 Sơ đồ 1.6 Tổng