3.2.1.1. Tương tác của SCF với CDK2 trong phức chất 2R3I
Ligand đồng kết tinh liên kết với receptor bởi các tương tác với protein, cụ thể là các amino acid. Mô hình tương tác (Hình 3.9) chỉ ra rằng trong phức chất CDK2-SCF tồn tại 02 liên kết của SCF và CDK2. Có thể thấy rằng, tương tác giữa ligand và receptor chủ yếu là liên kết giữa amino acid và nhóm chức amine trên ligand. Các tương tác này bao gồm 01 liên kết hydrogen với Lys 33 và 01 liên kết hydrogen với Leu 83. Ngoài liên kết hydrogen còn có các liên kết kỵ nước giữa phối tử và các amino acid
35
như Leu134, Ile10, Gln313. Đây là những tương tác quan trọng đóng góp vào hoạt tính của các hoạt chất, là cơ sở để nghiên cứu, thiết kế thuốc.
Hình 3.9. Tương tác của ligand SCF với CDK2 (ID: 2R3I)
3.2.1.2. Kết quả redocking
Kết quả redocking cho thấy tương tác giữa cấu dạng ligand được redock với receptor tương tự như tương tác của ligand đồng kết tinh với receptor (Hình 3.10). Giá trị RMSD = 0,6645 của cấu dạng ligand được redocking nhỏ hơn 2 Å chứng tỏ thuật toán trong MOE có thể sử dụng để tiến hành nghiên cứu docking phân tử các dẫn xuất QT01-04.
Hình 3.10. Vị trí tương đối của ligand được re-dock (màu đỏ) so với ligand đồng kết tinh (màu xanh)
36
3.2.2. Kết quả docking phân tử các dẫn xuất curcumin
Các dẫn xuất curcumin tổng hợp từ p-methoxybenzaldehyde được docking thành công vào phức CDK2-SCF (2R3I) trên mô hình docking phân tử. Các phân tử dẫn xuất đều có cấu trúc lớn, phù hợp với khoang gắn kết sâu và rộng (Hình 3.10). Điểm số docking phân tử và các amino acid gắn kết của các dẫn xuất được trình bày ở Bảng 3.1.
Bảng 3.1. Điểm số docking và amino acid gắn kết của SCF và các dẫn xuất curcumin
Công thức cấu tạo Docking score (DS, kJ/mol) Amino acid gắn kết Tương tác hydrogen Tương tác kỵ nước
-28,0230 Lys33, Leu83 Ile10, Leu134, Gln131
-28,6623 Lys 129, Lys 89 Ile10, His84
-24,5590 Lys 129, Lys 33 Leu134, Ile10, His84
-26,2854 Lys 129, Lys 33 Ile10, His84, Leu134, Gln131
-19,6591 Lys 129 Leu134, Ile10, His84
-23,5552 Lys89, Lys129, Thr14 Ile10, His84, Gln131
37 -23,2600 Leu83, Lys129, Thr165, Val 163, Lys33 Gln131, Ile10
-23,8473 Lys89, Thr14 Ile10, His84
-19,8930 Glu162, Lys89 Ile10, His84, Gln131
Các dẫn xuất curcumin được tổng hợp từ chất nền p-methoxybenzaldehyde đều có điểm số docking âm, trong đó, QT01 có điểm số docking âm nhất là -28,6623 kJ/mol. Điều này cho thấy các dẫn xuất có khả năng tương tác tốt với khoang gắn kết của CDK2.
So sánh amino acid gắn kết giữa các dẫn xuất curcumin, dễ dàng thấy được cách gắn kết của các dẫn xuất này có nét tương đồng (Hình 3.11). Cả bốn dẫn xuất đều tạo liên kết hydrogen với Lys129.
Dẫn xuất QT01 tạo được 02 liên kết hydrogen ở vị trí oxygen của nhóm p-methoxy (Lys129 và Lys89). Tương tự, QT02 và QT03 tạo được 01 liên kết hydrogen của Lys 129 với nguyên tử oxi của nhóm p-methoxy và 01 liên kết hydrogen của Lys33 với nguyên tử nito của vòng oxazole. Đối với dẫn xuất phenylpyrazole, chỉ có 01 liên kết hydrogen giữa nhóm p-methoxy với Lys129 được tạo thành. Bên cạnh đó, các dẫn xuất đều có tương tác kỵ nước (chủ yếu là tương tác van der Waals) giữa nhóm –CH3 của nhóm methoxy (-OCH3) vòng benzene với các amino acid như Leu134, Gln131, Ile10, His84…
Các amino acid trong khoang gắn kết có khả năng tạo liên kết hydrogen với phối tử. Do đó, khi thiết kế các dẫn xuất mới, điều cần quan tâm là tạo được các nhóm có khả năng tạo liên kết hydrogen với các amino acid trong khoang gắn kết, đồng thời ligand phải có kích thước phù hợp với khoang gắn kết để có thể tạo các tương tác tối ưu nhất.
Khi xem xét tương tác trên 02 dẫn xuất pyrazole và phenylpyrazole, vòng pyrazole mang hoạt tính tốt khi tương tác với khoang gắn kết bằng liên kết hydrogen với Lys33.
38
Trong khi đó, nhóm phenyl lại tương tác với các amino acid xung quanh thông qua tương tác kỵ nước. Vì thế, khi thiết kế dẫn xuất mới, có thể gắn các nhóm thế khác trên vòng phenyl này để tìm kiếm các tương tác khác.
QT01 (DS = -28,6623 kJ/mol) QT02 (DS = -24,5590 kJ/mol)
QT03 (DS = -26,2854 kJ/mol) QT04 (DS = -19,6591 kJ/mol)
Hình 3.11.Tương tác của các dẫn xuất curcumin được tổng hợp từ chất nền p-
methoxybenzaldehyde với CDK2 (ID: 2R3I)
Để tìm ra các nhóm thế có hoạt tính tốt, kết quả docking phân tử của các dẫn xuất được tổng hợp được so sánh với curcumin và các dẫn xuất của curcumin (Hình 3.12). Curcumin và các dẫn xuất của curcumin được docking thành công vào khoang gắn kết và cho điểm số docking âm chứng tỏ các hoạt chất này có hoạt tính đối với CDK2. Khi phân tích tương tác, có thể thấy được nhóm p-OH đóng vai trò quan trọng, đóng góp vào hoạt tính của các dẫn xuất này thông qua việc hình thành liên kết hydrogen với các amino acid như Lys89, Lys129 (curcumin), Thr165, Val163 (isoxazole curcumin, pyrazole curcumin), Glu162 (phenylpyrazole curcumin). Tương tác hydrogen còn
39
được hình thành giữa nguyên tử oxy của nhóm methoxy (-OCH3) với các amino acid như Thr14, Lys89, Lys129,… Ngoài ra, các dẫn xuất này còn hình thành tương tác kỵ nước giữa nhóm –CH3 (-OCH3), vòng benzene với Ile10, Gln131, His84, tương tác cation – arene giữa Lys129 với vòng benzene của isoxazole curcumin.
Curcumin (DS = -23,5552 kJ/mol) Isoxazole curcumin (DS = -23,2600 kJ/mol)
Pyrazole curcumin (DS = -23,8473 kJ/mol) Phenylpyrazole curcumin (DS = -19,8930 kJ/mol)
Hình 3.12. Tương tác của các dẫn xuất curcumin với CDK2 (ID: 2R3I)
So sánh tương tác giữa các dẫn xuất curcumin với SCF, cả hai đều có tương tác hydrogen với Lys và tương tác kỵ nước với các amino acid như Ile10, Gln131. So với SCF, các dẫn xuất curcumin tạo được nhiều liên kết hydrogen hơn vì mang các nhóm thế hydroxy, methoxy, vòng isoxazole và vòng pyrazole. Trong khi đó, cấu trúc của SCF phần lớn là nhóm kỵ nước. Do đó, khi tổng hợp các dẫn xuất cần quan tâm đến việc thay thế các nhóm thế có khả năng cho hoặc nhận hydrogen để tăng khả năng tương tác của ligand với receptor.
Từ các kết quả docking phân tử trên, khi thiết kế các dẫn xuất curcumin cần tập trung vào các nhóm thế có khả năng tạo liên kết hydrogen với các amino acid, đặc biệt là các
40 nhóm thế ở vị trí meta và para trên vòng benzene.