Các kết quả pose docking hoặc ligand tối ưu cấu dạng của các cấu trúc hoạt tính mạnh 3c và 3h kháng nấm mạnh Candida albicans và Saccharomyces cerevisiae tương ứng, 3b kháng lại vi khuẩn, Bacillus
megaterium và đối chứng dương được trình bày trong Hình 11-18, Bảng. 9-11 và Hình. S.1.1. S.1.20.
Trong Bảng 9, giá trị âm lớn nhất của năng lượng liên kết tại các vị trí hoạt động của receptor và
docking pose 3c và hằng số chất ức chế, Ki với receptor 6TZM (6TZM: PDB) là -7,03 kcal.mol-1 và 6,98 µM, tương ứng. Các giá trị này cũng như doking pose của 3c được chọn để phân tích cấu hình tốt nhất liên kết với reeceptor và được nhúng trong receptor 6TZM trong Hình 11. Các giá trị của
hằng số ức chế và năng lượng tự do liên kết của cấu trúc 3c và receptor tốt nhất 6TZM trong Bảng 9 được tính tốn và so sánh với đối chứng dương chỉ ra rằng hợp chất 3c ở nồng độ 200µg.mL-1 (377,78 µM) có sự ức chế mạnh hơn so với đối chứng dương. Giá trị âm lớn nhất của năng lượng tự do liên kết của vị trí docking tốt nhất, 3c với receptor, 6TZM nhỏ hơn so với đối chứng dương với cùng một receptor cho thấy các liên kết này của các vị trí docking 3c với receptor là các liên kết ổn định hơn so với các liên kết đó docking với đối chứng dương, Fluconazole vào receptor. Giá trị của năng lượng tự do liên kết (∆G) được tính dựa trên sự khác biệt giữa các tổng các lực Val der Waals, liên kết hydro, tương tác tĩnh điện, tổng năng lượng tự do xoắn, và năng lượng của một hệ thống khơng liên kết. Trong Hình 12, các acid amin cịn lại (residual amino acidm trong phạm vi, 4Å) xung quanh cấu trúc
3c ổn định nhất được xem là các acid amin kỵ nước: Cys-423 và Ile-421. Cys-423 hình thành một liên
kết hydro với nguyên tử oxy của liên kết đơi P=O. Các acid amin ưa nước cịn lại được quan sát: Gly- 422, Gly-424, Arg-528, Lys-425, Asn-476, Asp-474, Asp-445, Arg-475, Asn-444, Tyr-628, Asn-446, Gln-443, Thr-427 và Thr-426. Các amin acid: Gly-422, Gly-424, Lys-425 và Thr-426 là các amino acid ưa nước liên kết với nguyên tử oxy của liên kết đơi P=O, ngun tử O của nhóm O-ethyl ngang qua liên kết hydro. Các tương tác khác quan trọng được quan sát: Van der Waals, carbon-hydro, halogen, pi cation, alkyl, và pi-alkyl khác là các tương tác rất quan trọng chứng minh khả năng kỵ nước. Tất cả các tương tác trong Hình 12 đã xác định giá trị tổng lượng năng lượng cực tiểu của cấu dạng 3c docking tốt nhất đến receptor. Trong Hình 7 và Bảng 9, vị trí docking tốt của docking pose
3c đã hình thành 4 liên kết hydrogen với receptor 6TZM (6TZM: PDB, cấu trúc tinh thể của các nấm
Candida albicans). Tất cả các liên kết hydro đó bắt đầu từ các vị trí hoạt động của các amino acid còn
lại: Gly-422, Gly-424, Lys-425 và Thr-426 của chuỗi cấu trúc protein, 6TZM đến nguyên tử oxy của liên kết đôi P=O (3 liên kết hydro) và nguyên tử oxy của nhóm O-ethyl. Điều đó chứng minh rằng nhóm phosphonate trong 3c hình thành trong phản ứng K.F đã có khả năng ức chế mạnh với receptor của nấm Candida albicans. Độ dài liên kết của tất cả các liên kết hydro, được tạo ra từ docking pose
3c đến receptor ngắn hơn so với chúng hình thành với đối chứng dương trên cùng một receptor, nó
chứng minh rằng độ dài của các liên kết hydro ngắn hơn, các liên kết mà chúng hình thành càng bền hơn. Bản đồ ligand cho thấy các tương tác bậc hai như liên kết hydro, lập thể và phủ lấp, những tương
Trang 99
tác này chứng minh độ bền liên kết docking pose-receptor 6TZM. Các đường hình màu xanh khơng liền nét ghi nhận hiệu ứng lập thể, steric. Kích thước của các vịng trịn màu vàng và màu xanh lá cây trên các nguyên tử đã xác định cường độ của các tương tác phủ lấp và đóng góp sự cản trở lập thể, trong Hình 14. Trong Hình 15 và Bảng 10, vị trí docking tốt nhất của 3h với S. cerevisiae, 3ET5 đã được tính tốn các giá trị Ki và ∆𝐺 của q trình docking, 0,094 µM và -9,59 kcal.mol-1, tương ứng và so sánh các giá trị của nó với giá trị của đối chứng dương. Cấu dạng 3h chỉ ra một sự ức chế mạnh hơn đối với nấm Saccharomyces cerevisiae so với Fluconazole, do ∆𝐺 âm nhỏ hơn của liên kết và
hằng số ức chế, Ki của cấu dạng ổn định nhất, 3h với receptor so với các giá trị của Fluconazole được trình bày trong Bảng 10. Trong Hình 2, hợp chất 3h cho thấy chất ức chế cao hơn so với
Saccharomyces cerevisiae ở nồng độ 200 µ.mL-1 (455,38µM) so với đối chứng dương ở nồng độ 1 mg.mL-1(3265 µM) vì cả hai giá trị IC50 và giá trị của năng lượng tự do liên kết của 3h và receptor, 3ET5 trong docking đều nhỏ hơn giá trị của Fluconazole, Bảng 2. Chỉ có một liên kết hydro được hình thành từ nguyên tử oxy của Ser-164 với oxy ngun tử của P=O liên kết đơi có độ dài liên kết là 3,10 như trong Hình 17 và Bảng 10, điều đó chứng minh nhóm phosphonate trong 3h cho thấy sự ức chế tốt đối với một receptor Saccharomyces cerevisiae. Các tâm hoạt động giữa receptor, 3ET5 và cấu dạng ổn định nhất của 3h minh họa trong sơ đồ 2D, Hình 16, gồm một liên kết hydro (từ nguyên tử oxy của Ser-164 của receptor đến nguyên tử oxy của liên kết đôi O = P của 3h và các liên kết khác không quan trọng: Van der Waals, liên kết carbon-hydro, liên kết pi-donor, liên kết pi-sigma, alkyl và pi-alkyl. Tất cả các tương tác đó tạo ra gía trị năng lượng âm cực tiểu của hệ thống tương tác giữa ligand cấu dạng 3h và receptor 3ET5 như trong Bảng 10 và dẫn đến cấu trúc ổn định nhất 3h để
docking tốt tại các tâm hoạt động của protein. Tất cả các amino acid còn lại đã liên kết với các vị trí hoạt động của 3h, liên quan đến chuỗi C ngoại trừ Asn-363 của chuỗi B. Bản đồ ligand xác định các tương tác bậc hai giữa 3h và 3ET5 trong Hình 18, gồm các liên kết hydro, lập thể và tương tác phủ lấp, điều khiển độ bền tương tác ligand-3ET5 (13 tương tác lập thể) xác định sự hình thành cấu dạng bền 3h. Bán kính Van der Waals của các nguyên tử thay đổi từ 1,70 đến 2,08, điều khiển cường độ
tương tác phủ lấp và những tương tác khơng gian trong Hình 18. Cấu trúc 3h đã cho thấy một chất ức chế tốt kháng lại nấm Saccharomyces cerevisiae ở nồng độ 200µg.mL-1 hoặc 455,38 µM so sánh với cấu dạng của 5g trong bài báo cáo trước của chúng tơi.[5] 5g ở nồng độ 25 µM cho thấy hoạt động
mạnh hơn 3h ở nồng độ 455,38 µM với Saccharomyces cerevisiae. Nó đã được giải thích dựa trên docking pose và cấu trúc khác nhau. Cấu dạng 3h và 5g liên kết với nguyên tử hydro và flo của nhóm phenyl và 3h khơng có liên kết ngun tử halogen. Trong cấu dạng tốt nhất của 5g với receptor trong sơ đồ 2D, nguyên tử Flo tạo ra các liên kết không phổ biến khác. Các liên kết halogen với 3 amino acid còn lại là Gln-353, Glu-277 và Asn-350, dẫn đến 5g là chất ức chế mạnh hơn 3h ở nồng độ thấp, 25 µM. Trong Bảng 11, các giá trị của 3b so với các thuốc tiêu chuẩn, Ampicillin kháng trở lại vi khuẩn Bacillus megaterium, 6NVW, cấu dạng ổn định nhất của 3b cho thấy một chất ức chế yếu hơn
Trang 100
so với đối chứng dương, dựa trên các giá trị của hằng số ức chế được tính tốn và năng lượng tự do liên kết 3b với receptor, 6NVW được trình bày thấp hơn so với đối chứng dương như trong Bảng 11. Như đã trình bày trong Bảng 11 và Hình S.1.13, vị trí docking của 3b hình thành 2 liên kết hydro, một liên kết từ Arg-381 của chuỗi B đến nguyên tử oxy của liên kết đôi P = O và một liên kết hydrogen khác từ nguyên tử hydrogen của amin bậc hai đến nguyên tử oxy của Gln-23 của chuỗi B. Từ kết quả docking của 3c, 3h và 3b đã được trình bày ngắn gọn trong các Bảng 9-11 chứng minh tất cả các liên kết hydro được hình thành từ các tâm hoạt động trên các receptor đến các nhóm O=P(OEt)2 hoặc nguyên tử hydro của H-N bậc hai. Điều này rất có ý nghĩa đối với việc thiết kế các cấu trúc có hoạt tính sinh học. Trong vitro, nồng độ 3b kháng lại Bacillus megaterium là 388 µM, được so sánh với nồng độ của Ampicillin là 5724.0 µM đã là thấp hơn so với Ampicillin, nhưng đường kính của vùng ức chế 3b đồng dạng với thuốc ampicillin dẫn đến khả năng ức chế của 3b ở nồng độ 200 µ.mL-1
(388 µM) là một chất ức chế tiềm năng. Đầu vào 3j như trong Hình 4, chỉ ra hoạt tính kháng trung bình B. cereus ở mọi nồng độ mà khơng giải thích một mơ hình docking cho cấu dạng này.
Hình 11. Cấu dạng ổn định nhất 3c sau khi hồn thành docking với C.albincans, trình bày bằng
Trang 101
Hình 12. Các tương tác giữa cấu dạng ổn định nhất của ligand, 3c và receptor, 6TZM
Hình 13. Các vị trí liên kết của cấu trúc 3c với các vị trí hoạt động của C.albincans, 6TZM,
Trang 102
Hình 14. Bản đồ ligand được minh họa bởi phần mềm Molegro Molecular Viewer.
Hình 15. Cấu dạng ổn định nhất 3h sau khi hoàn thành docking với S. cerevisiae, 3ET5.
Trang 103
Hình 17. Các vị trí liên kết của cấu hình ổn định nhất 3h với tâm hoạt động của 3ET5.
Trang 104
Bảng 8. Các kết quả docking quan trọng nhất của cấu dạng ổn định 3c, đối chứng dương ,
Fluconazole với nấm Candida albicans, 6TZM [a]
Cấu
dạng ∆G[b] Ki[c], hằng số ức chế 50% Liên kết
Hydrogen [d] Đặc tính và độ dài[e]
3c -7.03 6.98 4 A:Gly422:H–3c:O (2.25) A:Gly424:H–3c:O (2.03) A:Lys425:H–3c:O (2.48) A:Thr426:H–3c:O (2.10) Drug[f] -5.09 185.6 5 A:Thr426:O–drug:N (2.69) A:Asn444:N–drug:N (3.12) A:Asp445:N–drug:N (2.75) A:Asn476:N–drug:N (3.10) Drug:H–Asp445:O (2.12)
[a] Cấu trúc tinh thể của Candida albicans đã được thu nhận từ ngân hàng dữ liệu protein. [b] Năng lượng tự do của liên kết, ligand-receptor được trình bày theo đơn vị kcal.mol-1 và được tính bằng AutoDockTools-1.5.6rc3. [c] Hằng số ức chế, Ki được tính bởi gói AutoDockTools-1.5.6rc3 trong đơn vị của µM. [d] Số lượng liên kết hydro, Discovery Studio Client 2019. [e] Trực quan bằng Discovery Client Studio 2019 và đơn vị trong Angstrom, tương ứng. [f] Cấu trúc của Fluconazole được thực hiện bằng năng lượng tối ưu của phân tử bằng gói Avogadro thơng qua phương pháp MMFF94 và tính tốn docking
Bảng 9. Các kết quả của tính tốn docking giữa 3h, thuốc, Fluconazole kháng trở lại nấm
Saccharomyces cerevisiae, 3ET5 [a]
Cấu
dạng ∆G[b] Ki[c], hằng số ức chế 50% Liên kết
Hydrogen [d] Đặc tính và độ dài liên kết[e]
3h -9.59 0.094 1 C:Ser164:O–3h:O (3.10)
Drug[b] -5.90 47.0 4
C:Arg147:H–drug:F (2.24) C:Ser164:H–drug:O (2.25) C:Val165:H–Drug:O (1.76)
Trang 105 Cấu
dạng ∆G[b] Ki[c], hằng số ức chế 50% Liên kết
Hydrogen [d] Đặc tính và độ dài liên kết[e]
Drug–C:Val165:O (2.04)
[a] Cấu trúc tinh thể của nấm Saccharomyces cerevisiae lấy từ ngân hàng dữ liệu protein. [b] Cấu trúc của Fluconazole được thực hiện bằng tối ưu năng lượng phân tử bằng phần mềm Avogadro
thông qua phương pháp trường lực - MMFF94 và tính tốn docking.
Bảng 10. Docking pose quan trọng của 3b và thuốc ampicillin kháng lại khuẩn Bacillus
megaterium, mã số protein, 6NVW [a]
Cấu dạng ∆G[b] Ki[c], hằng số ức chế 50% Liên kết
Hydrogen [d] Đặc tính và độ dài liên kết[e]
3b -8.03 1.30 2 B:Arg381:H–3b:O (2.23) 3b:H–B:Gln23:O (2.42) Drug[b] -8.19 0.99 6 B:Arg266:H–drug:O (2.45) B:Arg381:H–drug:O (2.20) Drug:H–B:Gln23 (2.15) Drug:H–B:Gln23:O (2.26) Drug:H–B:Gln23:O (2.32) Drug:H–B:Asn462 (2.14)
[a] Cấu trúc tinh thể của vi khuẩn Bacillus megaterium đã được tải xuống từ ngân hàng dữ liệu protein. [b] Cấu trúc của Ampicillin được tính tốn năng lượng tối ưu của phân tử bằng phần mềm
Avogadro thông qua phương pháp trường lực - MMFF94 và tính tốn docking.