Khóa luận tốt nghiệp ngành Dược học: Ứng dụng phương pháp docking phân từ trong sàng lọc tìm kiếm hợp chất ức chế thụ thể Interleukin-6 hướng điều trị viêm khớp dạng thấp

Chia sẻ: Chuheo Dethuong25 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:50

Thêm vào BST

Báo xấu

62
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khóa luận được nghiên cứu với mục tiêu nhằm sàng lọc và tìm kiếm hợp chất tự nhiên có tác dụng ức chế IL-6 bằng phương pháp docking; Nghiên cứu đặc điểm giống thuốc của các hợp chất tốt nhất, thu được sau quá trình sàng lọc, thông qua chỉ số hóa lý của cấu trúc và đặc điểm của cây dược liệu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khóa luận tốt nghiệp ngành Dược học: Ứng dụng phương pháp docking phân từ trong sàng lọc tìm kiếm hợp chất ức chế thụ thể Interleukin-6 hướng điều trị viêm khớp dạng thấp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA Y DƢỢC Người thực hiện: Đinh Gia Khánh ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP DOCKING PHÂN TỬ TRONG SÀNG LỌC TÌM KIẾM HỢP CHẤT ỨC CHẾ THỤ THỂ INTERLEUKIN - 6 HƢỚNG ĐIỀU TRỊ VIÊM KHỚP DẠNG THẤP KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƢỢC HỌC Khóa: QH.2013.Y Người hướng dẫn: 1. TS. LÊ THỊ THU HƢỜNG 2. TS. PHẠM THẾ HẢI Hà Nội - 2018
LỜI CẢM ƠN NU ,V Trước hết, tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc và gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Lê Thị Thu Hƣờng, công tác tại bộ môn Dược liệu và Dược học cổ cy truyền - khoa Y Dược Trường Đại học Quốc gia Hà Nội là người thầy tận tình ma chỉ bảo, động viên, hướng dẫn để tôi hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn TS.Phạm Thế Hải công tác tại Trường Đại r học Dược Hà Nội đã chỉ bảo tận tình cho tôi từ những bước đi ban đầu khi ha nhận đề tài. dP Bên cạnh đó, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo, thầy cô Khoa Y Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội đã giúp đỡ, tạo điều kiện để tôi được làm an khóa luận, được học tập, nghiên cứu, rèn luyện tại Khoa suốt 5 năm học qua. Sau cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, anh chị em và ne bạn bè luôn sát cánh, đồng hành, ủng hộ động viên tôi trong quá tình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn. ici Dù đã rất cố gắng nhưng kiến thức, kỹ năng và thời gian thực hiện còn ed hạn hẹp, tôi khó tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô để khóa luận của tôi được hoàn thiện hơn. M Tôi xin chân thành cảm ơn. of Hà Nội, Ngày 30 tháng 4 năm 2018 Sinh Viên ol ho Sc Đinh Gia Khánh © ht rig py Co PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT NU ,V Tên viết tắt Tên Tiếng Anh Tên Tiếng Việt Protein phản ứng C cy CRP C-reactive protein ma CSDL Cơ sở dữ liệu Cơ quan Quản lý Thực r FDA Food and Drug Administation ha phẩm và Dược phẩm Hoa dP Kỳ GA Genetic Algorithm Thuật giải di truyền HBA Hydro bond acceptor an Trung tâm nhận liên kết ne hydro ici ed HBD Hydro bond donor Trung tâm cho liên liên kết hydro M HTS High throughput screening Sàng lọc thông lượng cao of IL-6 Interleukin 6 Interleukin 6 ol ho Sc IL-6R Interleukin 6 receptor Thụ thể Interleukin 6 © MIL-6R membrane-bound Interleukin Thụ thể Interleukin 6 bám 6 receptor màng tế bào ht rig MW Molecular weight Khối lượng phân tử py RA Rheumatoid Arthritis Viêm khớp dạng thấp Co PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
SIL-6R soluble Interleukin-6 receptor Thụ thể Interleukin 6 dạng NU hòa tan ,V SVBVS Structure-Based Virtual Sàng lọc ảo dựa trên cấu Screening trúc cy VEGF Vascular Endothelial Growth Yếu tố phát triển nội mạc ma Factor mạch máu r VNPD Vietnamese natural product Cơ sở dữ liệu hợp chất ha Database thiên nhiên Việt Nam dP an ne ici M ed of ol ho Sc © ht rig py Co PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
DANH MỤC HÌNH VẼ NU Hình 1.1: Cơ chế bệnh sinh viêm khớp dạng thấp ......................................................... 4 Hình 1.2: Hai con đường kích hoạt phản ứng viêm của IL-6.................................... 5 ,V Hình 1.3: Cấu trúc 3 chiều (3D) của phức hợp IL-6 với thụ thể của nó. Hai IL- cy 6 (xanh tím đậm, hồng), hai IL-6R (xanh dương, xám) tạo phức hợp với vùng màng ngoài của cấu trúc hai protein gp130 (xanh lá,vàng) ....................................... 5 ma Hình 1.4: Các quá trình nghiên cứu và phát triển thuốc .............................................. 7 Hình 2.1: Phân tích protein 1 ALU về cấu trúc hình học so với IL-6 phản ánh r ha qua màu sắc trên Ngân hàng dữ liệu protein Châu Âu (https://www.rcsb.org/)12 Hình 2.2: Hình ảnh 3D của protein 1ALU ......................................................................13 dP Hình 3.1: Minh họa kết quả sàng lọc ................................................................................16 Hình 3.2: Minh hoạ hai chiều tương tác của Madindoline A trong trung tâm an hoạt động của IL-6 ....................................................................................................................17 Hình 3.3: Minh họa 2 chiều tương tác của (-)-Hydnocarpin trong trung tâm ne hoạt động của IL-6 ....................................................................................................................24 ici Hình 3.4: Minh họa 2 chiều tương tác của 24-methylene cycloartane-3β,21- diol trong trung tâm hoạt động của IL-6 ..........................................................................25 ed Hình 3.5: Minh họa 2 chiều tương tác của 20(R),24(E)-3-oxo-9β-lanosta- M 7,24-dien-26-oic acid trong trung tâm hoạt động của Il-6 ........................................26 of Hình 3.6: Minh họa 2 chiều tương tác của 3,6,7-Tri-O-acetyl-α-mangostin trong trung tâm hoạt động của Il-6.....................................................................................27 ol Hình 3.8: Minh họa 2 chiều tương tác của 3-epibartogenic acid trong trung ho tâm hoạt động của IL-6 ...........................................................................................................29 Hình 3.9: Minh họa 2 chiều tương tác của 3α-hydroxy-urs-12-ene-23,28-dioic Sc acid trong trung tâm hoạt động của IL-6 .........................................................................30 Hình 3.10: Minh họa 2 chiều tương tác của 6-O-benzoyl-α-mangostin trong © trung tâm hoạt động của Il-6.................................................................................................31 ht Hình 3.11: Minh họa 2 chiều tương tác của 9-hydroxycanthin-6-O- rig glucopyranoside trong trung tâm hoạt động của IL-6 ................................................32 Hình 3.12: Minh họa 2 chiều tương tác của apigenin 7-O-β-D-glucosid trong py trung tâm hoạt động của IL-6 ...............................................................................................33 Co PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
DANH MỤC BẢNG NU ,V Bảng 3.1: Kết quả phân tích dữ liệu docking phân tử ................................................18 Bảng 3.2 Tính toán các thông số hoá lý trong quy tắc 5 Lipinski của 10 hợp cy chất được chọn ...........................................................................................................................22 r ma ha dP an ne ici M ed of ol ho Sc © ht rig py Co PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
MỤC LỤC NU DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ,V DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG cy MỤC LỤC ma ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................................. 1 CHƢƠNG 1- TỔNG QUAN........................................................................... 3 r ha 1.1 Tổng quan về bệnh viêm khớp dạng thấp ................................................... 3 1.2 Tổng quan về Interleukin-6 ......................................................................... 4 dP 1.2.1Sợ lược về IL-6 ......................................................................................... 4 1.2.2Vai trò của IL-6 đối với bệnh viêm khớp dạng thấp................................. 5 an 1.2.3Trung tâm hoạt động và cơ chế ức chế Interleukin-6 ............................... 7 1.3 Quá trình nghiên cứu và phát triển thuốc.................................................... 7 ne 1.4 Sàng lọc ảo dựa trên cấu trúc ...................................................................... 8 1.5 Phương pháp Docking................................................................................. 9 ici 1.5.1Đại cương về phương pháp Protein docking ............................................ 9 ed 1.5.2Quy trình Docking .................................................................................. 10 M CHƢƠNG 2- NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................................... 12 of 2.1 Nguyên liệu và thiết bị nghiên cứu ........................................................... 12 ol 2.2 Nội dung nghiên cứu: ................................................................................ 13 2.3 Phương pháp nghiên cứu........................................................................... 14 ho 2.3.1Sàng lọc bằng quy tắc 5 của Lipinski ..................................................... 14 Sc 2.3.2Sàng lọc bằng Docking ........................................................................... 14 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ ............................................................................... 16 © 3.1 Kết quả sàng lọc bằng quy tắc số 5 của Lipinski ...................................... 16 ht 3.2 Sàng lọc docking ....................................................................................... 16 rig 3.3 Chọn 10 hợp chất tốt nhất từ kết quả Docking ......................................... 18 3.4 . Đặc điểm hoá lý của các hợp chất được chọn......................................... 22 py 3.5 Đặc điểm chi tiết từng chất theo tương tác với Interleukin-6 và thông tin về cây dược liệu ............................................................................... 23 Co PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
CHƢƠNG 4. BÀN LUẬN ............................................................................. 35 NU 4.1.Về kết quả ................................................................................................. 35 4.2.Về phương pháp ........................................................................................ 36 ,V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 39 cy r ma ha dP an ne ici M ed of ol ho Sc © ht rig py Co PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
NU ĐẶT VẤN ĐỀ Interleukin-6 (IL-6) là một cytokine đa chức năng điều chỉnh đáp ứng V miễn dịch và gây ra các phản ứng cấp tính. Mặc dù có vai trò quan trọng với các y, hoạt động sinh lý nhưng việc sản sinh không kiểm soát IL-6 lại liên quan đến các ac bệnh viêm miễn dịch IMID bao gồm cả bệnh viêm khớp dạng thấp (rheumatoid arthritis, RA) [25], do đó ức chế IL-6 có thể được xem là một hướng đi đầy tiềm m năng trong điều trị bệnh RA. Madindoline A là hợp chất tự nhiên có tác dụng ức ar chế chọn lọc IL-6, nhưng khó phát triển thành thuốc do sự khan hiếm nguồn Ph nguyên liệu cùng với quá trình sản xuất phức tạp, tốn kém [17]. Thuốc điều trị RA hiện nay nhiều tác dụng phụ và đắt tiền, đó là lý do giới nghiên cứu hiện rất d quan tâm đến các thuốc có nguồn gốc tự nhiên cho điều trị RA. an Nguồn thực vật phong phú và cây thuốc Việt Nam được xác định có chứa các hoạt chất có tác dụng sinh học đáng chú ý và cũng là nguồn nguyên liệu quý ne để sàng lọc và xác định các hoạt chất ức chế IL-6. Do số lượng các hợp chất tự ici nhiên rất lớn, nhằm tiết kiệm và nâng cao hiệu quả tìm kiếm, các phương pháp ed sàng lọc hiệu năng cao sử dụng máy tính đã trở thành một công cụ rất hữu ích hỗ trợ quá trình nghiên cứu và phát triển thuốc mới. Trong đó, docking là một trong fM những phương pháp phổ biến nhất. Phương pháp này dựa trên cấu trúc đích phân tử để dự đoán, với độ chính xác khá cao, sự hình thành liên kết của cấu tử (các lo chất cần sàng lọc) với đích phân tử của nó (thường có bản chất là protein). Nhờ o đó, chúng ta tìm được vị trí và cấu hình phù hợp nhất để cơ chất gắn kết với ho protein. Sc Từ các phân tích nêu trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu khóa luận “Ứng dụng phương pháp docking phân từ trong sàng lọc tìm kiếm hợp chất ức chế thụ © thể Interleukin-6 hướng điều trị viêm khớp dạng thấp” với 2 mục tiêu chính: 1. Sàng lọc và tìm kiếm hợp chất tự nhiên có tác dụng ức chế IL-6 bằng ht phương pháp docking. rig py Co 1 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
NU 2. Nghiên cứu đặc điểm giống thuốc của các hợp chất tốt nhất, thu được sau quá trình sàng lọc, thông qua chỉ số hóa lý của cấu trúc và đặc điểm của cây V dược liệu. y, ac m ar Ph d an ne ici ed fM o lo ho Sc © ht rig py Co 2 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
NU CHƢƠNG 1- TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về bệnh viêm khớp dạng thấp V Rheumatoid arthritis (RA) là bệnh viêm khớp mạn tính phổ biến với đặc y, trưng là viêm đa khớp, gây tê cứng khớp, đau và sưng và có thể tổn thương cơ ac quan khác. Theo thống kê, hàng năm ở nước ta có khoảng 750 – 800 người mới mắc bệnh viêm đa khớp dạng thấp trên một triệu dân từ 15 tuổi trở lên. Tỷ lệ m mắc bệnh là 0,5% dân số, trong đó 80% là nữ giới. Mặc dù ta không xác định ar được nguyên nhân chính xác gây ra bệnh viêm khớp dạng thấp, bệnh được coi là Ph có tính chất di truyền [18]. Bệnh viêm khớp dạng thấp hiện nay được cho là bệnh tự miễn [23]. Khi d kháng nguyên xâm nhập vào cơ thể sẽ được các tế bào trình diện kháng nguyên an (đại thực bào, các tế bào đuôi gai, tế bào diệt tự nhiên) nhận biết, sau đó được trình diện cho các tế bào lympho T và B. Các tế bào lympho T CD4 (T help) ne được kích hoạt và sản xuất ra các lymphokin (Inteleukin-4,10,13), các ici lymphokin này sẽ kích thích các tế bào lympho B tăng sinh và biệt hoá thành các ed tương bào và sản xuất ra các globulin miễn dịch là các thể tự kháng. Tại màng hoạt dịch khớp có tình trạng lắng đọng phức hợp miễn dịch fM kháng nguyên – kháng thể, do đó có thực bào xuất hiện với sự hiện diện của các bạch cầu đa nhân trung tính, đại thực bào, tế bào mastocyt. Sau đó, chính các tế lo bào này lại tiết ra các cytokin khác như TNF-α, IL-1,2,6, interferon, yếu tố phát o triển nội mạc mạch máu (VEGF) và các yếu tố hoá ứng động khác tạo vòng xoắn ho bệnh lý thúc đẩy quá trình viêm. Sự tăng sinh mạch dưới tác dụng của VEGF Sc cùng sự xâm nhập một loạt các tế bào viêm khác hình thành nên màng mạch (mảng pannus). Mảng pannus xâm lấn vào đầu xương, sụn khớp và các enzym © tiêu huỷ tổ chức do các tế bào viêm giải phóng như stromelysin, elastase, collagenase... cùng sự xâm nhập các nguyên bào xơ gây phá huỷ khớp, dính ht khớp và hậu quả là tàn tật [2]. Như vậy có sự tham gia của cả miễn dịch dịch thể rig (tạo thành phức hợp miễn dịch) và miễn dịch tế bào (giải phóng ra các cytokin py thực hiện phản ứng viêm và phá hủy khớp), trong đó lympho T đóng vai trò Co 3 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
NU trung tâm. Dựa trên sự hiểu biết về cơ chế bệnh sinh này, các nhà khoa học đã nghiên cứu ra các thuốc kích hoạt hoặc sửa chữa hệ miễn dịch thông qua ức chế V từng loại tế bào, từng loại cytokin để khống chế tình trạng viêm của bệnh. y, ac m ar Ph d an ne Hình 1.1: Cơ chế bệnh sinh viêm khớp dạng thấp ici 1.2 Tổng quan về Interleukin-6 ed 1.2.1 Sợ lƣợc về IL-6 IL-6 là một glycopeptide 26 kDa có gen mã hóa được tìm thấy trên nhiễm fM sắc thể số 7, gồm có 212 axit amin được bố trí trong bốn chuỗi α. Nó được tạo ra bởi nhiều loại tế bào khác nhau, như tế bào T, tế bào B, bạch cầu đơn nhân, lo nguyên bào sợi, tế bào nội mô và một số tế bào khối u [27]. o IL-6 được tìm thấy nhiều ở dịch ổ khớp của bệnh nhân RA và là nguyên ho nhân chính cho nhiều tác dụng tại chỗ và toàn thân ở bệnh này. IL-6 kết hợp trưc Sc tiếp với phức hợp thụ thể màng IL-6 (membrane-bound Interleukin 6 receptor – MIL-6R) và glycoprotein-130 dẫn tới hoạt hóa tế bào viêm như đại thực bào và © bạch cầu trung tính từ đó kích hoạt các phản ứng viêm, gây hủy hoại sụn khớp, xương. IL-6 cũng có khả năng hoạt hóa các tế bào không có thụ thể màng IL-6 ht miễn có chứa phổ biến thụ thể gp-130. Cơ chế này liên quan tới thụ thể dạng hòa rig tan của IL-6 (soluble Interleukin-6 receptor – SIL-6R). Sự gia tăng nồng độ IL-6 py Co 4 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
NU cũng như nồng độ thụ thể IL-6 dạng hòa tan có liên quan đến mức độ trầm trọng và sự tiến triển của bệnh [2, 11]. V y, ac m ar Ph d Hình 1.2: Hai con đƣờng kích hoạt phản ứng viêm của IL-6 an Hai con đường truyền tín hiệu kích hoạt phản ứng viêm của IL-6: Truyền tín hiệu cổ điển (classical signalling) qua màng tế bào với vai trò của MIL-6R. ne Truyền tín hiệu chuyển tiếp (trans-signalling) thông qua SIL-6R [27] ici ed fM o lo ho Sc Hình 1.3: Cấu trúc 3 chiều (3D) của phức hợp IL-6 với thụ thể của nó. © Hai IL-6 (xanh tím đậm, hồng), hai IL-6R (xanh dƣơng, xám) tạo phức hợp ht với vùng màng ngoài của cấu trúc hai protein gp130 (xanh lá,vàng) rig 1.2.2 Vai trò của IL-6 đối với bệnh viêm khớp dạng thấp. RA được đặc trưng bởi sự gia tăng yếu tố dạng thấp (kháng thể IgM và py IgG RF) trong cả huyết thanh và khớp. Tế bào B có vai trò trong việc tạo ra các Co 5 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
NU kháng thể này chứng tỏ ức chế tế bào B là một phương hướng điều trị bệnh RA. IL-6 cũng được xác định là một yếu tố biệt hóa của tế bào B, ảnh hưởng đến quá V trình phát triển của nó [2]. Trong pha viêm cấp tính trong của bệnh RA, bạch cầu đơn nhân, đại thực y, bào và các tế bào nội mô giải phóng IL-6, kèm theo tăng bạch cầu trung tính tại ac dịch khớp. Bạch cầu trung tính có khả năng giải phóng các enzym phân giải m protein và chất trung gian nên có vai trò quan trọng trong hiện tượng viêm và ar phá hủy khớp ở bệnh RA. IL-6 tác động trực tiếp trên bạch cầu trung tính qua thụ thể của IL-6 tại màng tế bào. Đã có bằng chứng ghi nhận, việc ức chế IL-6 sẽ Ph ngăn chặn sự bám dính của bạch cầu trung tính. Khi bệnh tiến triển, sự chuyển từ viêm cấp tính sang viêm mạn tính có ảnh hưởng do IL-6 tác động lên bạch cầu d an trung tính [2]. Nồng độ IL-6 tăng cao trong màng hoạt dịch của bệnh nhân RA có liên ne quan đến mức độ tăng lên của phản ứng viêm và tình trạng phá hủy khớp.Tổn thương khớp trong RA được đặc trưng bởi tổn thương bào mòn xương tại vị trí ici bám của màng hoạt dịch và hẹp khe khớp. Trong nghiên cứu trên người và động ed vật, tổn thương này được xác định là do hủy cốt bào gây ra. IL-6 gây tăng số lượng hủy cốt bào bằng cách tác động vào các tế bào gốc tạo máu từ các bạch fM cầu hạt, đại thực bào dòng hạt [2]. lo Các phản ứng ở giai đoạn cấp tính, bao gồm sự phóng thích các cytokine tiền viêm và tăng protein pha viêm cấp tính. Protein pha viêm cấp tính được sản o xuất trong gan (ví dụ như CRP) và IL-6 là một yếu tố chính kích thích gan thực ho hiện quá trình này. Ở bệnh nhân RA, nồng độ IL-6 huyết thanh tương quan với Sc nồng độ CRP và hiện nay IL-6 dễ dàng định lượng được nhờ đánh giá nồng độ CRP trong dịch sinh học. Nồng độ CRP được sử dụng như một dấu hiệu sinh học © của tình trạng viêm và đánh giá mức độ bệnh [2]. ht Từ những dẫn chứng trên, có thể thấy ở bệnh nhân viêm khớp dạng thấp, các triệu chứng toàn thân hay tại chỗ trên các khớp xương có thể được giải thích rig bởi tác động của IL-6. Do đó ức chế IL-6 là một mục tiêu hợp lý để điều trị RA py [2, 11]. Co 6 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
NU 1.2.3 Trung tâm hoạt động và cơ chế ức chế Interleukin-6 Khi xuất hiện đột biến mất đoạn với những protein IL-6 thử nghiệm, tất cả V các protein không có hoạt động về mặt sinh học. Sau đó tiến hành phản ứng miễn dịch với một bộ kháng thể đơn dòng đặc hiệu kháng IL-6, cho thấy chỉ có đột y, biến mất đoạn ở các trình tự 177, 178 và 179 là không gây ra sự thay đổi đáng kể ac trong cấu trúc nếp gấp. Tức là các đột biến mất đoạn này không làm mất đi cấu m trúc không gian 3 chiều của protein IL-6. Khi IL-6 có đột biến mất đoạn tại trình ar tự 177, 178, 179 thì nó vẫn giữ được hoạt tính sinh học liên quan đến cấu trúc 3 chiều của protein. Cùng với đó, quan sát thấy rằng protein IL-6 có đột biến mất Ph đoạn ở bộ 3 trình tự acid amin 177-179 không thể cạnh tranh với protein IL-6 (còn đủ trình tự polypeptide) để liên kết với thụ thể hòa tan SIL-6R, điều này gợi d an ý rằng có 1,2 hoặc cả 3 acid amin trên có thể tham gia vào vị trí liên kết giữa IL- 6 với thụ thể hòa tan SIL-6R. Bằng cách tạo ra nhiều đột biến thay thế acid amin ne ở từng vị trí 177, 178 và 179 kết quả cho thấy Arg179 đóng vai trò quan trọng đối với hoạt động ở tế bào chuột. Sự thay thế duy nhất mà giữ nguyên hoạt tính ở ici vị trí 179 là từ Arg thành Lys chứng tỏ vai trò quan trọng của điện tích dương ở ed vị trí 179 cho sự liên kết của IL-6 với thụ thể của nó [12]. Từ đây có thể kết luận, Arginine ở vị trí 179 đóng vai trò quan trọng, nhắm vào vị trí đặc biệt này trong fM cấu trúc chuỗi polypeptide IL-6 sẽ làm suy giảm hoạt động bình thường của IL-6 lo [32]. 1.3 Quá trình nghiên cứu và phát triển thuốc. o Quá trình nghiên cứu và phát triển thường được sử dụng trong công ho nghiệp dược phẩm hiện nay được minh họa như hình dưới đây: Sc Xác định Lựa chọn Thử nghiệm Lựa chọn mục Xác định và tối ưu © chất ứng cử lâm sàng tiêu hợp chất Hit hợp chất làm thuốc pha I,II,III Lead ht rig Hình 1.4: Các quá trình nghiên cứu và phát triển thuốc py Co 7 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
NU Lựa chọn mục tiêu là chọn một mục tiêu cụ thể, được giả thuyết là có vai trò quan trọng với mục đích điều trị bệnh đã được nhắm đến cho chương trình V phát triển thuốc. Các mục tiêu phân tử thường là một thụ thể, một enzyme hoặc một phân tử tương tự như vậy [14]. y, Xác định hợp chất Hit là việc tìm ra các phân tử có tác dụng mong muốn ac trong một hoặc nhiều thử nghiệm ban đầu. Những thử nghiệm này sẽ giúp dự m đoán được các tác dụng dược lý đang mong đợi. Xác định hợp chất Hit thường ar được tiến hành bằng sàng lọc thông lượng cao (High Throughput Screening - HTS), với các thư viện hợp chất lớn, 105-106 phân tử, được kiểm tra bằng thực Ph nghiệm. Các hợp chất Hit có tác dụng ở bước này tiếp tục trở thành hợp chất khởi đầu cho các khám phá mở rộng hơn về hóa dược ở giai đoạn xác định và tối d an ưu hóa hợp chất dẫn đường (Lead). Khi quá trình này diễn ra, càng có nhiều thông tin về tính chất dược lực học và dược động học của các hợp chất được phát ne hiện. Việc xác thực giả thuyết dược lý ban đầu, cùng với đặt ra nghi vấn trong giai đoạn lựa chọn mục tiêu, là hai quá trình tiến hành song song. Cuối cùng, ứng ici cử viên làm thuốc là hợp chất duy nhất còn lại hội đủ các yêu cầu và được đưa đi ed tiến hành các thử nghiệm lâm sàng [14]. Việc sử dụng mô hình phân tử trong xác định hợp chất Hit được gọi là fM sàng lọc ảo. Điều này được sử dụng cả cho thiết kế bộ hợp chất để sàng lọc trong lo HTS và dự đoán các bộ hợp chất nhỏ hơn để kiểm tra với các thử nghiệm với thông lượng thấp hơn [10]. o 1.4 Sàng lọc ảo dựa trên cấu trúc ho Sàng lọc ảo dựa trên cấu trúc (Structure-Based Virtual Screening - SVBS) Sc là dự đoán các hợp chất liên kết với protein đích thông qua các phương pháp tính toán, sử dụng các hiểu biết về cấu trúc 3D của đích phân tử. © Cách tiếp cận cơ bản của SVBS là dự đoán cấu dạng liên kết của từng ht phân tử nhỏ trong thư viện dữ liệu (docking), và từ đó dự đoán năng lượng tự do của phân tử đó khi liên kết (scoring). Các hợp chất Hit sau đó được dự đoán rig bằng cách sắp xếp tất cả các hợp chất trong thư viện bằng cách tính điểm (score), py Co 8 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
NU và quyết định một điểm ngưỡng. Hợp chất có điểm tốt hơn điểm ngưỡng được coi là hợp chất Hit, sau đó sẽ đánh giá thêm [14]. V 1.5 Phƣơng pháp Docking 1.5.1 Đại cƣơng về phƣơng pháp Protein docking y, Docking là một trong những phương pháp phổ biến nhất dùng trong quá ac trình thiết kế thuốc dựa trên cấu trúc vì có khả năng dự đoán với độ chính xác m khá cao sự hình thành liên kết của cấu tử với thụ thể trong túi liên kết. Ra đời từ ar những năm 1980 [22], docking phân tử đã trở thành một công cụ thiết yếu trong nghiên cứu và phát triển thuốc. Không những chỉ ra các liên kết có ý nghĩa, Ph docking còn có thể định lượng khả năng liên kết bởi các hàm tính điểm, qua đó phân hạng khả năng liên kết mạnh yếu của các cấu tử [22]. d an Docking trở thành một bài toán tối ưu, tìm vị trí và cấu hình phù hợp nhất của một cơ chất gắn kết lên protein. Về mặt nhiệt động lực học, mục tiêu chính ne của docking là tìm ra cấu hình mà năng lượng tự do của toàn hệ là thấp nhất. Để tìm cấu hình phù hợp nhất, cần liên hệ cấu hình không gian với các trị số đánh ici giá được khả năng gắn kết của cơ chất lên protein và sau đó áp dụng thuật toán ed tìm kiếm [20]. Thuật giải di truyền (Genetic Algorithm - GA) là thuật toán tìm kiếm được fM ứng dụng nhiều trong các chương trình docking như Autodock, Autodock Vina, lo GOLD [24, 30]. GA áp dụng các lí thuyết liên quan đến học thuyết tiến hoá và chọn lọc tự nhiên. Đầu tiên, thuật toán sẽ mã hoá tất cả các tham số của cấu trúc o ban đầu trong “một nhiễm sắc thế” - biểu diễn bằng một véc tơ. Từ “nhiễm sắc ho thể” ban đầu này, tạo ngẫu nhiên một quần thể bao phủ một miền năng lượng. Sc Quần thể này được đánh giá và từ đó các “nhiễm sắc thể” thích nghi nhất (tức là có giá trị năng lượng thấp nhất) được chọn làm khung để tạo ra quần thể tiếp © theo. Quy trình này làm giảm năng lượng trung bình của toàn bộ “nhiễm sắc thể” ht bằng cách truyền các đặc tính cấu trúc thuận lợi từ một quần thể này sang một quần thể khác. Sau một số chu kỳ tìm kiếm và đánh giá, cuối cùng ta sẽ tìm được rig một “nhiễm sắc thể” (cấu dạng) phù hợp với mức năng lượng tối thiểu [21]. py Co 9 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
NU Chương trình docking sử dụng các hàm tính điểm (scoring function) để ước lượng các năng lượng liên kết của phức hợp cấu tử - receptor. Năng lượng V này được cho bởi hằng số liên kết (Kd) và năng lượng tự do Gibbs (ΔGL), đơn vị là kCal/mol. Dự đoán về năng lượng liên kết được thực hiện bằng cách đánh giá y, những tương tác hóa lý quan trọng bao gồm: các tương tác liên phân tử, các ảnh ac hưởng solvat và entropy [15]. Do đó, số lượng các tham số hoá lý được đánh giá m càng lớn thì độ chính xác càng cao. Tuy nhiên, nếu số lượng biến càng lớn thì ar thời gian tính toán sẽ lâu. Các hàm tính điểm hiệu quả nên đưa ra sự cân bằng giữa độ chính xác và tốc độ, đây là một điểm quan trọng khi làm việc với cơ sỡ Ph dữ liệu lớn. d 1.5.2 Quy trình Docking an Quá trình docking được thực hiện thông qua ba bước: chuẩn bị cấu tử, chuẩn bị protein, mô phỏng docking. ne Chuẩn bị cấu tử: cấu trúc các cấu tử có thể được lấy từ hệ thống dữ liệu có sẵn như Pubchem, Zinc [13, 19] Trong trường hợp không có sẵn, chúng ta có ici thể xây dựng cấu trúc cấu tử bởi các phần mềm như ChemDraw, Chemsketch… ed Sau khi xây dựng được cấu trúc 3D, sử dụng các phần mềm để chuẩn bị cấu tử cho chương trình mô phỏng docking, các bước chuẩn bị thường được tiến hành fM gồm: gắn hydro, gắn trường lực, xây dựng file pdbqt. lo Chuẩn bị protein: Cấu trúc 3D của protein thường có sẵn trên ngân hàng dữ liệu protein (protein data bank). Trong trường hợp chưa có sẵn, chúng ta có o thể xây dựng cấu trúc 3D theo phương pháp mô phỏng tính tương đồng ho (homology modeling) [31]. Sau khi có cấu trúc 3D, sử dùng các phần mềm để Sc chuẩn bị protein cho chương trình mô phỏng docking. Các bước chuẩn bị thường gồm: loại nước và các cấu tử (nếu có), thêm hydro, gắn trường lực và xây dựng © file pdbqt. ht Mô phỏng docking: Trước khi phần mềm tiến hành tìm kiếm vị trí và cấu rig dạng phù hợp của cấu tử, cần khoanh vùng tìm kiếm (grid box) cho thuật toán. Kích thước của vùng tìm kiếm không nên quá lớn vì như thế sẽ tốn kém thời py gian và độ lặp lại không cao, cũng không nên quá nhỏ vì như vậy phần mềm chỉ Co 10 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
NU tìm kiếm được một vùng rất nhỏ, không có ý nghĩa. Vị trí của vùng tìm kiếm thông thường sẽ được đặt ở trung tâm hoạt động của protein. Sau khi xác định vị V trí và kích thước của vùng tìm kiếm, phần mềm sẽ tự động tìm kiếm và đưa ra cấu dạng phù hợp với năng lượng thấp nhất. Cấu dạng này cùng với các tương y, tác của nó với protein sẽ được phân tích bởi các phần mềm chuyên dụng như: ac MOE, Pymol, Discovery studio… m ar Ph d an ne ici ed fM o lo ho Sc © ht rig py Co 11 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
NU CHƢƠNG 2- NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU V 2.1 Nguyên liệu và thiết bị nghiên cứu y, Cấu trúc protein: Cấu trúc tinh thể tia X của protein IL-6 được lấy từ ac ngân hàng dữ liệu Protein châu Âu, có mã là 1ALU (Độ phân giải 1.9Å), lần đầu m tiên được công bố bởi Somers và cộng sự (https:/www.rcsb.org/structure/1ALU). ar Ph d an ne ici ed Hình 2.1: Phân tích protein 1 ALU về cấu trúc hình học so với IL-6 phản ánh qua màu sắc trên Ngân hàng dữ liệu protein Châu Âu fM (https://www.rcsb.org/) lo Mật độ electron ảnh hưởng đến dạng hình học của cấu trúc tinh thể tia X vì từ mật độ electron có thể xác định tọa độ các nguyên tử. Từ đó có thể dựng o cấu trúc của protein. Theo như hình trên thì màu sắc phản ánh mối quan hệ giữa ho mật độ electron và dạng hình học. Màu sắc thể hiện chỉ số tiêu chuẩn chất lượng Sc hình học bao gồm tối thiểu 1 acid amin ngoại lai hay sai lệch về cấu hình: vùng xanh (số acid amin ngoại lai = 0), Vàng (số acid amin ngoại lai = 1), Cam (số © acid amin ngoại lai = 2), Đỏ (số acid amin ngoại lai = 3). Như vậy có thể thấy, ht theo trình tự chuỗi acid amin, vị trí 177-179 (vùng hoạt động) có chất lượng tốt (màu xanh) và được chọn để nghiên cứu khả năng gắn kết giữa cấu tử và protein. rig py Co 12 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark