zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Y Tế - Sức Khoẻ

» Sức khỏe phụ nữ

Nghiên cứu tìm kiếm các hợp chất tự nhiên tiềm năng ức chế protein E1 của Human papilloma virus 18

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Báo xấu

3
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết trình bày việc tìm kiếm các hợp chất tự nhiên (HCTN) có tiềm năng ức chế protein E1 của Human papillomavirus 18 (HPV 18) hướng điều trị ung thư cổ tử cung thông qua các phương pháp như gắn kết phân tử, mô phỏng động lực học phân tử (MDs) và tính toán năng lượng gắn kết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu tìm kiếm các hợp chất tự nhiên tiềm năng ức chế protein E1 của Human papilloma virus 18

Nghiên cứu Dược học Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh - Dược học; 27(3):01-08 ISSN : 1859-1779 https://doi.org/10.32895/hcjm.p.2024.03.01 Nghiên cứu tìm kiếm các hợp chất tự nhiên tiềm năng ức chế protein E1 của Human papilloma virus 18 Đào Thị Hồng Loan1, Nguyễn Thị Mai Hương1, Trần Trung Kiên1, Trần Thu Nhung1, Nguyễn Doãn Phú1, Nguyễn Thụy Việt Phương1,* 1 Khoa Dược, Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam Tóm tắt Mục tiêu: Tìm kiếm các hợp chất tự nhiên (HCTN) có tiềm năng ức chế protein E1 của Human papillomavirus 18 (HPV 18) hướng điều trị ung thư cổ tử cung thông qua các phương pháp như gắn kết phân tử, mô phỏng động lực học phân tử (MDs) và tính toán năng lượng gắn kết. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu: Xác định ái lực gắn kết của các HCTN với E1 thông qua gắn kết phân tử sử dụng AutoDock Vina, khảo sát độ ổn định của phức hợp E1 với phối tử bằng MDs và tính toán năng lượng gắn kết tương đối (MM/PBSA, MM/GBSA) và tuyệt đối (LIE) bằng GROMACS. Kết quả: 5 HCTN có điểm số gắn kết tốt trên E1 và tương tác với acid amin quan trọng (Lys237 và Thr238) gồm E157 (neobudofficid: -13,88 kcal.mol-1), E176 (epimedin C: -11,44 kcal.mol-1), E186 (hispidulin-7-O-rutinosid: -15,32 kcal.mol-1), E221 (limonin: -19,88 kcal.mol-1) và E254 (cucurbitacin E: -8,75 kcal.mol-1). Cả 5 HCTN ổn định trong 100 ns của MDs. Năng lượng gắn kết của 5 HCTN bằng MM/PBSA và MM/GBSA đều tương tự kết quả gắn kết phân tử, trong đó E186 và E221 có năng lượng tốt nhất. Phương pháp LIE cho thấy chỉ có E186 gắn kết tốt với E1. Kết luận: Nghiên cứu cho thấy tiềm năng phát triển các HCTN trên tác dụng ức chế E1 của HPV 18. Từ khóa: ung thư cổ tử cung, HPV 18, E1, gắn kết phân tử, mô phỏng động lực học phân tử, năng lượng liên kết Abstract STUDY FOR IDENTIFYING NATURAL COMPOUNDS AS POTENTIAL INHIBITORS OF E1 PROTEIN OF HUMAN PAPILLOMAVIRUS 18 Dao Thi Hong Loan, Nguyen Thi Mai Huong, Tran Trung Kien, Tran Thu Nhung, Nguyen Doan Phu, Nguyen Thuy Viet Phuong Objectives: To search for natural compounds as potential inhibitors of E1 protein of Human papillomavirus 18 (HPV 18) towards cervical cancer treatment using molecular docking, molecular dynamics simulation (MDs), and binding free energies calculation. Ngày nhận bài: 02-08-2024 / Ngày chấp nhận đăng bài: 10-09-2024 / Ngày đăng bài: 28-09-2024 *Tác giả liên hệ: Nguyễn Thụy Việt Phương. Bộ môn Công nghệ Thông tin Dược - Khoa Dược, Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam. E-mail: ntvphuong@ump.edu.vn © 2024 Bản quyền thuộc về Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh. https://www.tapchiyhoctphcm.vn 1
Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh - Dược học * Tập 27 * Số 3 * 2024 Methods: Binding affinity of natural compounds was determined by molecular docking with AutoDock Vina, and molecular dynamics simulations by GROMACS was used for investigation of the stability of potential complexes. Docking energy was calculated using both relative methods (MM/PBSA, MM/GBSA) and the absolute method (LIE). Results: 5 compounds had good binding affinities in protein E1 including E157 (neobudofficid: -13.88 kcal.mol-1), E176 (epimedin C: -11.44 kcal.mol-1), E186 (hispidulin-7-O-rutinosid: -15.32 kcal.mol-1), E221 (limonin: -19.88 kcal.mol-1) and E254 (cucurbitacin E: -8.75 kcal.mol-1). MDs showed that these 5 compounds were stable over 100 ns. The MM/PBSA and MM/PBSA binding energies of 5 compounds were consistent with the molecular docking results, in which E186 and E221 demonstrated the best energy. The LIE method showed that only E186 bound well to E1 protein. Conclusions: It is highly potential to develop natural compounds that inhibit the DNA - binding region of the E1 protein, showing effectiveness against HPV 18. Keywords: Human papillomavirus (HPV); cervical cancer; molecular docking; molecular dynamics simulations; binding free energy calculation Hiện nay, các hợp chất tự nhiên (HCTN) được xem là một trong những mục tiêu tiềm năng phát triển thuốc. Trên thế 1. ĐẶT VẤN ĐỀ giới, nhiều HCTN đã được nghiên cứu in vitro và in vivo nhằm điều trị bệnh ung thư cổ tử cung. Chẳng hạn như Theo thống kê của tổ chức GLOBOCAN, năm 2020, tại curcumin làm giảm sự biểu hiện của protein E6 và E7 của Việt Nam, tỷ lệ mắc ung thư cổ tử cung là 20,51 ca/100,000 HPV 18 dẫn đến biến đổi kiểu hình và ngừng tăng trưởng của phụ nữ và dẫn đến có 2,223 ca tử vong [1]. 95% các trường các tế bào ung thư [5], các hợp chất stigmasterol từ hợp ung thư cổ tử cung là do phân nhóm nguy cơ cao của Berberis aristata và stereoemodin từ Rheum emodi được báo virus Human papilloma (HPV) như HPV 16, 18, 31… gây ra cáo có khả năng ức chế tốt protein E1 của HPV [6]. Ngoài [2]. Trong đó, HPV 18 chiếm 10-12% tất cả các loại ung thư ra, nhờ sàng lọc in silico mà một số hợp chất ức chế HPV cổ tử cung và liên quan đến bệnh tiến triển nhanh và tử vong đã được tìm thấy như: withnolide D, theaflavin, [3]. Hiện tại, các loại vắc xin tiêm chủng HPV như Cervarix, hesperidin [7]. Các hợp chất này chỉ tác động lên protein Gardasil… chỉ có thể phòng ngừa trên một số chủng của E6 và E7 của HPV [7]. Song, hiện tại vẫn còn rất ít nghiên HPV, do đó, việc nghiên cứu thuốc điều trị HPV thông qua cứu nhắm đến việc ức chế E1 của HPV 18. Tại Việt Nam, tìm kiếm các hợp chất ức chế HPV là rất cần thiết. các nghiên cứu chỉ liên quan đến việc tầm soát bệnh và Tính đến nay đã có nhiều nghiên cứu tìm kiếm các hợp chưa có nghiên cứu thuốc in silico nào liên quan đến điều chất tiềm năng tác động lên HPV 18 với mục đích điều trị trị ung thư cổ tử cung, đặc biệt là việc tìm kiếm HCTN tác ung thư cổ tử cung. Các nghiên cứu này chủ yếu nhắm đến động trên protein E1 của HPV 18. oncoprotein E6 và E7 do đặc tính dễ phát sinh ung thư của Với mục tiêu tìm kiếm các hợp chất tự nhiên tiềm hai protein này. Bên cạnh đó, các nghiên cứu gần đây cho năng ức chế E1 của HPV 18 định hướng điều trị ung thấy một protein tiềm năng khác là E1. Đây là protein có thư cổ tử cung, nghiên cứu sử dụng phương pháp gắn khung đọc mở lớn nhất và được bảo tồn cao nhất trong các kết phân tử với các HCTN và mô phỏng động lực học gen thuộc họ Papillomavirus (PV) [4] cần thiết cho sự nhân phân tử để tìm ra các hợp chất có khả năng ức chế lên của virus và điều hòa phiên mã. Vì vậy, protein E1 được protein E1 của HPV tốt và ổn định. Sau đó, nghiên cứu xem là mục tiêu hấp dẫn [4] để khám phá thuốc kháng HPV với mục đích ức chế sự sao chép ADN của virus trong tế bào thực hiện tính toán năng lượng gắn kết bằng phương chủ. Đồng thời, với đặc tính bảo tồn cao của E1 giữa các loại pháp tương đối (MM-PBSA và MM-GBSA) và tuyệt HPV, việc phát triển thuốc ức chế trên E1 được kỳ vọng sẽ đối (LIE) của các chất tiềm năng thu được để so sánh có tác động hiệu quả trên nhiều loại HPV khác nhau. với kết quả gắn kết phân tử. 2 | https://www.tapchiyhoctphcm.vn https://doi.org/10.32895/hcjm.p.2024.03.01
Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh - Dược học * Tập 27 * Số 3 * 2024 2. ĐỐI TƯỢNG – PHƯƠNG PHÁP 2.2.2. Mô phỏng động lực học phân tử NGHIÊN CỨU Mô phỏng động lực học phân tử được thực hiện cho protein E1 không chứa ligand (apo-protein) và dạng phức 2.1. Đối tượng nghiên cứu hợp của protein E1 với 5 HCTN có điểm số gắn kết tốt nhất Đích tác động là cấu trúc tinh thể của vùng gắn kết thu được từ gắn kết phân tử trong 100 ns bằng GROMACS ADN của protein E1 của HPV 18 (PDB ID: 1R9W) được tiến hành như sau: Chuẩn bị topology; tạo hộp mô được tải về từ ngân hàng dữ liệu protein phỏng và thêm dung môi; tối thiểu hóa năng lượng; cân bằng (www.rcsb.org) với các đặc điểm: là protein ở người có hệ thống với các điều kiện NVT (số hạt N, thể tích V và nhiệt độ phân giải 1,80 Å; trình tự gồm 145 acid amin, không độ T là 300 K) và NPT (số hạt N, áp suất P 1 bar và nhiệt độ gắn với ligand. Cơ sở dữ liệu sàng lọc là 286 HCTN T là 300 K) kéo dài trong 1000 ps; thực hiện mô phỏng động được thu thập từ các tài liệu đã công bố. lực học trong 100 ns. Kết quả được lưu mỗi 0,01 ns và được đánh giá qua các thông số RMSD (root-mean-square deviation), RMSF (root-mean-square fluctuation), bán kính 2.2. Phương pháp nghiên cứu quay Rg (radius of gyration), diện tích bề mặt có thể tiếp cận 2.2.1. Gắn kết phân tử dung môi (SASA) và tần suất biểu hiện liên kết hydro. Các Cấu trúc protein E1 của HPV 18 (PDB ID: 1R9W) được thông số được tính toán sử dụng phần mềm GROMACS, tải về từ ngân hàng dữ liệu protein (PDB) (www.rcsb.org) VMD và được biểu thị ở dạng biểu đồ bằng Microsoft Excel. dưới dạng tập tin *.pdb. Protein này được loại nước và bổ 2.2.3. Tính toán năng lượng gắn kết tự do sung 7 acid amin còn thiếu: Asn232, Phe233, Lys234, Phương pháp dự đoán năng lượng gắn kết (BFE) tương Ser235, Asp236, Lys237 và Thr238 bằng phương pháp mô đối (phương pháp MM/PBSA và MM/GBSA) và tuyệt đối hình tương đồng (homology modelling) trên webserver (phương pháp năng lượng tương tác tuyến tính: linear SWISS-MODEL. Cấu trúc sau khi chỉnh sửa được đánh giá interaction energy hay LIE) là hai phương pháp điểm cuối qua thông số QMEAN, GMQE và tỷ lệ các acid amin nằm thường được sử dụng để dự đoán năng lượng gắn kết và đánh trong vùng Ramachandran Favoured. Sau đó, quá trình gắn giá độ mạnh yếu của liên kết giữa protein và ligand [9]. kết phân tử sẽ được thực hiện trên protein này. Quy trình Phương pháp này dựa trên trạng thái cuối (end stage) để xác được thực hiện như sau: Phần mềm AutoDock Tools 1.5.6. định sự chênh lệch về năng lượng giữa phức hợp protein- được sử dụng để thêm hydro và lưu protein dưới dạng file ligand sau khi gắn kết với protein và ligand ở dạng tự do [9]. *.pdbqt. Do không có cấu trúc đồng kết tinh, khoang gắn kết Điều này khắc phục được nhược điểm về độ chính xác của được xác định bằng cách tạo hộp bao quanh các acid amin dự đoán ái lực gắn kết bằng phương pháp gắn kết phân tử [10]. quan trọng gồm: Lys234, Lys237, Thr238, Thr253, Ile254, Do đó, nghiên cứu này thực hiện 2 phương pháp để so Gly257, Leu261, Gln264, His306, Pro316, Leu319, Arg320 sánh việc tính toán năng lượng gắn kết. Quy trình thực có kích thước 22 x 22 x 22 (Å) với tọa độ trục (x; y; z lần hiện như sau: lượt là 31,745; 7,12; 7,239), spacing = 1,000 và được lưu lại 2.2.4. Phương pháp MM/PBSA và MM/GBSA trong tập tin config.txt. Cấu trúc 2D của 286 HCTN được chuẩn bị bằng phần mềm ChemSketch 2022.1.2 dưới dạng Công cụ gmx-MMPBSA 1.6.0 được sử dụng để tính toán tập tin *.sdf, sau đó được chuyển sang cấu trúc 3D bằng phần BFE của phức hợp protein E1 với các HCTN có kết quả MDs mềm Discovery Studio Visualiser 2021 dưới dạng tập tin ổn định trong 100 ns bằng cả hai phương pháp MM/PBSA *.pdb và chuyển thành tệp *.pdbqt bằng Autodock Tools và MM/GBSA. Quỹ đạo mô phỏng 100 ns (10,000 khung 1.5.6. Sau đó, sử dụng AutoDock Vina để thực hiện docking hình) được trích xuất thành 1000 khung hình để ước tính với Command prompt. Kết quả đánh giá dựa trên ái lực gắn BFE theo các bước: Chuẩn bị tệp cấu trúc đầu vào từ kết quả MDs và tệp thông số được lưu dưới dạng mmpbsa.in. Trường kết và các tương tác giữa protein và ligand, quan tâm đến khả lực Amber ff99SB và mô hình nước được tạo bởi chức năng năng tạo liên kết với 2 acid amin quan trọng là Lys237 và thiết lập mức được sử dụng trong phương pháp MM/PBSA. Thr238 [8]. https://doi.org/10.32895/hcjm.p.2024.03.01 https://www.tapchiyhoctphcm.vn | 3
Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh - Dược học * Tập 27 * Số 3 * 2024 Trường lực Amber ff99SB, mô hình nước GB-OBC2 3. KẾT QUẢ được sử dụng để tính toán đối với phương pháp MM/GBSA. 3.1. Gắn kết phân tử các hợp chất tự nhiên với 2.2.5. Phương pháp LIE protein E1 3.1.1. Kết quả xây dựng cấu trúc protein E1 từ Năng lượng gắn kết tự do của các hợp chất có năng phương pháp mô hình tương đồng lượng liên kết thấp nhất từ 2 phương pháp MM/PBSA và MM/GBSA tiếp tục được tính theo LIE bằng việc Kết quả mô hình tương đồng thu được đã đạt các tiêu thực hiện mô phỏng động lực học phân tử với protein chí quan trọng như: QMEAN = -1,08 (> -5,0); GMQE = dạng phức hợp trong dung môi và ligand tự do trong 0,91 (thuộc khoảng 0 đến 1); 97,90% các acid amin nằm dung môi ở 100 ns với cùng thông số cài đặt trong mục trong vùng Ramachandran Favoured. Cấu trúc protein E1 MDs. Sau đó, lần lượt sử dụng các lệnh sau: lệnh gmx sau khi chỉnh sửa đạt tiêu chuẩn để sử dụng cho gắn kết grompp để tạo tệp *.tpr mới từ tệp energy.mdp thu được phân tử. sau khi kết thúc mô phỏng, lệnh gmx mdrun để tính toán năng lượng từ quỹ đạo của mô phỏng động lực học 3.1.2. Kết quả gắn kết phân tử hiện có, lệnh gmx energy để lấy kết quả năng lượng Kết quả gắn kết 286 HCTN vào protein E1 cho thấy tất cả tương tác Lennard-Jones (Elj) và Coulomb (Eqq) giữa hợp chất đã gắn thành công vào khoang của E1 với ái lực gắn ligand và dung môi và lệnh gmx lie đã được tích hợp kết từ -3,7 đến -7,7 kcal.mol-1. Trong đó có 52 hợp chất đạt sẵn trên phần mềm GROMACS được sử dụng để dự ái lực gắn kết tốt (< -7,0 kcal.mol-1), 219 hợp chất đạt ái lực đoán giá trị BFE (gồm các năng lượng thành phần cơ gắn kết khá ( từ -7,0 đến -5,0 kcal.mol-1) và 15 hợp chất đạt bản: ∆𝐸 𝑣𝑑𝑤, ∆𝐸 𝑒𝑙𝑒𝑐, ∆𝐺 𝑃𝐵/𝐺𝐵 và ∆𝐺 𝑆𝐴) giữa protein E1 và phối tử trên. ái lực gắn kết trung bình (> -5,0 kcal.mol-1). Hình 1. Cấu trúc 2D và ái lực gắn kết của 5 chất E157, E176, E186, E221, E254 trên protein E1 của HPV 18 4 | https://www.tapchiyhoctphcm.vn https://doi.org/10.32895/hcjm.p.2024.03.01
Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh - Dược học * Tập 27 * Số 3 * 2024 Các hợp chất có ái lực gắn kết tốt gồm nhiều khung cấu và E221 được lựa chọn cho nghiên cứu năng lượng gắn kết trúc khác nhau, trong đó hơn 33 trong tổng số 52 chất này tuyệt đối bằng phương pháp LIE. Theo kết quả LIE, E186 có thuộc nhóm flavonoid. Đặc biệt, có 25 chất trong nhóm này ΔGbind âm trong khi E221 có ΔGbind dương thể hiện sự không là flavonoid glycosid, cụ thể gồm 10 hợp chất flavonoid thuận lợi trong việc gắn kết với protein. monoglycosid, 13 hợp chất flavonoid diglycosid, 2 hợp chất Bảng 1. Năng lượng gắn kết tự do theo phương pháp MM/GSBA, flavonoid triglycosid. Trong đó có 5 hợp chất tiềm năng nhất MM/PSBA, LIE của các phức hợp protein E1 với các hợp chất gắn với protein E1 của HPV 18 được chọn là E157, E176, tiềm năng E186, E221, E254 (Hình 1). Năng lượng E157 E176 E186 E221 E254 -1 Phương pháp MM/GSBA (đơn vị: kcal.mol ) 3.2. Khảo sát độ ổn định của các phức hợp tiềm ∆EavdW -24,69 ± -17,63 ± -25,57 ± -31,96 -14,03 ± năng thông qua mô phỏng động lực học phân tử 8,66 12,18 9,26 ±6,66 9,21 ∆Eele -20,29 -9,99 ± -9,40 ± -8,03 ± -7,40 ± Mô phỏng động lực học phân tử được thực hiện cho 5 phức ±13,78 14,08 11,24 7,93 10,79 hợp của các ligand E157, E176, E186, E221, E254 với protein ∆EGB 34,44 ± 18,46 ± 23,27 23,95 ± 14,66 E1 của HPV 18 và protein không chứa ligand (apo-protein) để 14,16 15,92 ±11,26 8,14 ±12,06 so sánh trong thời gian 100 ns bằng phần mềm GROMACS ∆ESurf -3,34 ± -2,27 ± -3,62 ± -3,84 ± -1,98 ± 1,20 1,61 1,30 0,78 1,32 với các thông số đã được đề cập ở trên. Kết quả MDs được a ∆Ggas -44,98 -27,62 ± -34,97 -39,99 ± -21,43 thể hiện thông qua giá trị RMSD, RMSF, bán kính quay Rg ±18,61 22,67 ±15,61 1,76 ±16,93 và SASA. b ∆Gsolv 31,10 ± 16,18 ± 19,66 ± 20,11 ± 7,62 12,68 ± 13,39 14,6 10,61 11,01 Với RMSD, cả dạng apo-protein và dạng phức hợp đều ổn c ∆Gbind -13,88 ± -11,44 ± -15,32 ± -19,88 ± -8,75 ± định sau 14 ns mô phỏng. RMSD của apo-protein dao động từ 7,34 9,0 7,41 5,41 6,86 c 0,8 - 1,8 Å. Khi so sánh RMSF của các acid amin trong vùng a ∆Ggas = ∆EvdW + ∆Eele b∆Gsolv = ∆EGB + ∆ESurf ∆Gbind = ∆Ggas + ∆Gsolv gắn kết của protein E1, phức hợp protein E1 với ligand E176, Phương pháp MM/PSBA (đơn vị: kcal.mol-1) E221 có giá trị RMSF thấp hơn dạng apo-protein. Giá trị SASA ∆EvdW -24,69 ± -17,63 ± -25,57 ± -31,96 ± -14,03 ± trung bình của E1 ở cả dạng apo-protein và phức hợp đều nằm 8,66 12,18 9,26 6,66 9,21 trong khoảng từ 82,3 - 85,5 nm2. Giá trị Rg của protein trong ∆Eele -20,29 -9,99 ± -9,40 ± -8,03 ± -7,40 ± ±13,78 14,08 11,24 7,93 10,79 các phức hợp và E1 dạng apo-protein ổn định ở xung quanh ∆EPB 35,28 ± 20,05 ± 25,12 ± 27,86 ± 9,19 13,86 ± 1,46 nm. Kết quả xác định tần suất hydro cho thấy sau 100 15,59 17,83 12,98 13,03 ns mô phỏng động lực học phân tử, các tương tác hydro giữa ∆ENPOLAR -2,99 ± -2,09 ± -3,09 ± -3,14 ± 0,63 -1,79 ± 0,95 1,43 1,02 1,13 acid amin trong khoang gắn và 5 ligand đa phần hiện diện ở a ∆Ggas -44,98 -27,62 ± -34,97 - -21,43 tần suất thấp (< 50%). ±18,61 22,67 ±15,61 39,99±11,76 ±16,93 b ∆Gsolv 32,29 ± 17,95 ± 22,03 ± 24,71 ± 8,75 12,07 ± 14,91 16,68 12,37 12,23 3.3. Tính toán và đánh giá năng lượng gắn kết tự c ∆Gbind -12,69 ± -9,66 ± -12,94 ± -15,28 ± -9,36 ± do bằng 3 phương pháp: MM/PBSA, MM/GBSA và 6,09 7,21 5,88 4,91 6,40 LIE a ∆Ggas = ∆EvdW + b ∆Gsolv=∆EPB + c ∆Gbind = ∆Ggas + ∆Eele ∆ENPOLAR ∆Gsolv Nghiên cứu đánh giá năng lượng gắn kết bởi 3 phương Phương pháp LIE (đơn vị: kcal.mol-1) pháp: MM/PBSA, MM/GBSA, LIE và kết quả được thể hiện α - - 0,043 0,043 - trong Bảng 1. β - - -0,012 0,088 - Eljfree - - -29,511 -127,67 - Năng lượng gắn kết (ký hiệu ΔGbind) từ -9,36 đến -15,28 Eljbound - - 23,72 -29,79 - kcal.mol-1 theo phương pháp MM/PBSA, từ -8,75 đến -19,88 Eqqfree - - -101,30 -49,24 - kcal.mol-1 theo phương pháp MM/GBSA. Đặc biệt, E221 và Eqqbound - - -7,85 -10.40 - E186 đều có kết quả tính toán năng lượng gắn kết theo phương pháp tương đối đều cho giá trị cao nhất, do đó, E186 ∆Gbind - - -3.63 14.50 - https://doi.org/10.32895/hcjm.p.2024.03.01 https://www.tapchiyhoctphcm.vn | 5
Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh - Dược học * Tập 27 * Số 3 * 2024 Trong đó: ΔEvdW là năng lượng van der Waals, ΔEele là (cucurbitacin E) thuộc khung cấu trúc triterpen tetracyclic năng lượng tĩnh điện, ΔEPB và ΔEGB là năng lượng solvat hóa cho điểm số gắn kết tốt lần lượt là -7,7 kcal.mol-1 và -7,6 của thành phần phân cực (polar component of the solvation kcal.mol-1. Nhóm C=O trên khung carbon của 2 chất này tạo energy), ΔENPOLAR và ΔESurf là năng lượng solvat hóa của được liên kết hydro với nhóm NH của các acid amin quan thành phần không phân cực (no polar component of the trọng gồm: Thr238 và Arg320 (E221); Arg231, Thr238, solvation energy), ΔGgas là năng lượng cơ học phân tử (MM) Thr241 và Arg287 (E254). ở pha khí (gas-phase), ΔGsolv là năng lượng solvat hóa, ΔGbind là năng lượng gắn kết. Eljbound, Eljfree lần lượt là năng lượng 4.2. Khảo sát độ ổn định của phức hợp tiềm năng tương tác van der Waals trung bình của protein-ligand trong thông qua mô phỏng động lực học phân tử dung môi và ligand trong dung môi. Eqqbound, Eqqfree lần lượt Mô phỏng động lực học phân tử được thực hiện cho 5 phức là năng lượng tương tác tĩnh điện trung bình của ligand- hợp của các ligand E157, E176, E186, E221, E254 được chọn protein và ligand-dung môi. sau docking với protein E1 của HPV 18 và protein không chứa ligand (apo-protein) để so sánh trong thời gian 100 ns 4. BÀN LUẬN bằng phần mềm GROMACS với các thông số đã được đề cập ở trên. Kết quả với RMSD, cả dạng apo-protein và dạng phức hợp đều ổn định sau 14 ns mô phỏng. RMSD dao động ở 4.1. Gắn kết phân tử các hợp chất tự nhiên với protein E1 khoảng lớn hơn khi gắn kết thêm ligand ở dạng phức hợp so với dạng apo: với E157, E186 và E221 là từ 1,5 - 2,0 Å; với Cấu trúc protein E1 do thiếu các acid amin nên đã được E176 là 1,0 - 1,5 Å; và dao động xung quanh 2,0 Å khi gắn bổ sung đủ 7 acid amin gồm: Asn232, Phe233, Lys234, kết với E254. Giá trị RMSF tăng khi protein gắn kết với E157, Ser235, Asp236, Lys237 và Thr238 thông qua cấu trúc xây E186 và E254, điều này cho thấy sau khi gắn kết với hợp chất dựng từ mô hình tương đồng, như vậy cấu trúc E1 gồm 152 trên, độ linh động của các acid amin trong khoang gắn của acid amin. Cấu trúc này được sử dụng cho quá trình gắn kết protein E1 giảm khi gắn kết với E176, E221, và ngược lại khi phân tử với 286 HCTN. Kết quả cho thấy tất cả hợp chất gắn kết với E157, E186 và E254. Giá trị SASA trung bình và đã gắn thành công vào khoang của E1 với ái lực gắn kết Rg của protein trong các phức hợp và E1 dạng apo-protein ổn từ -3,7 đến -7,7 kcal.mol-1. Trong đó có 52 hợp chất đạt ái lực định, cho thấy protein giữ được cấu trúc ổn định suốt thời gian gắn kết tốt (< -7,0 kcal.mol-1), 219 hợp chất đạt ái lực gắn kết MDs và liên kết ligand có thể là yếu tố tạo nên độ bền vững khá (từ -7,0 đến -5,0 kcal.mol-1) và 15 hợp chất đạt ái này. Sau MDs, các tương tác hydro giữa acid amin trong lực gắn kết trung bình (> -5,0 kcal.mol-1). khoang gắn và 5 ligand đa phần hiện diện ở tần suất thấp Các hợp chất có ái lực gắn kết tốt gồm nhiều khung cấu (< 50%). Tần suất hiện diện của tất cả liên kết hydro giữa trúc khác nhau, trong đó hơn 33 trong tổng số 52 chất này E186 và protein E1 đều hiện diện ở tần suất < 20%. Tuy nhiên, thuộc nhóm flavonoid. Đặc biệt, có 25 chất trong nhóm này E221 tạo được liên kết hydro với acid amin quan trọng là flavonoid glycosid, cụ thể gồm 10 hợp chất flavonoid Thr238 với tần suất 72,84% xuyên suốt 100 ns mô phỏng. monoglycosid, 13 hợp chất flavonoid diglycosid, 2 hợp chất So sánh với kết quả nghiên cứu gắn kết phân tử, có thể thấy flavonoid triglycosid, với 5 chất tiềm năng nhất (E157, E176, E186, E221, E254). Trong đó có 3 hợp chất E186 (flavonoid có sự thay đổi trong việc hình thành các liên kết hydro giữa diglycosid), E157 và E176 (flavonoid triglycosid) có điểm số E157, E176, E186, E254 với các acid amin của protein E1. docking đều từ -7,6 đến -7,7 kcal.mol-1. Đây là các hợp chất Cụ thể, đối với E157, E176 và E254, liên kết hydro với flavonoid tạo được liên kết hydro với acid amin quan trọng Thr238 được dự đoán bằng docking đã bị thay thế bởi liên trong khoang gắn kết là Thr238 thông qua nhóm OH trong kết hydro với Arg320 và Arg349 với tần suất hiện diện cao. gốc đường. Vòng B của phần aglycon trong những phân tử Đáng chú ý là trong quá trình chạy MDs, liên kết hydro giữa này đều tạo được tương tác kỵ nước với Lys234. Ngoài ra, E176 với acid amin Thr238 đã chuyển thành liên kết kỵ nước. trong các hợp chất không phải flavonoid, còn có E221 Vì vậy không ghi nhận được tần suất hiện diện liên kết hydro (limonin) thuộc khung cấu trúc terpenoid và E254 của tương tác này. Đối với E221, phân tích khả năng tương 6 | https://www.tapchiyhoctphcm.vn https://doi.org/10.32895/hcjm.p.2024.03.01
Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh - Dược học * Tập 27 * Số 3 * 2024 tác và độ dao động của phức hợp giữa protein với E221 cho Nguồn tài trợ thấy liên kết hydro tạo với Thr238 được duy trì và hiện diện Nghiên cứu này không nhận tài trợ. ở tần suất cao (72,84%) trong khi liên kết hydro với Arg320 hiện diện với tần suất rất thấp (1,32%). Điều này, cho thấy Xung đột lợi ích E221 có khả năng gắn kết tốt và ổn định trong khoang của Không có xung đột lợi ích nào liên quan đến nghiên cứu này. protein thông qua liên kết hydro với acid amin quan trọng là ORCID Thr238. Nguyễn Thụy Việt Phương 4.3. Tính toán và đánh giá năng lượng gắn kết tự do https://orcid.org/0000-0002-0233-8692. bằng 3 phương pháp: MM/PBSA, MM/GBSA và LIE Đóng góp của các tác giả Năng lượng gắn kết được dự đoán bởi 2 phương pháp: tương đối (MM/PBSA và MM/GBSA) và tuyệt đối Ý tưởng nghiên cứu: Nguyễn Thụy Việt Phương. (LIE) để so sánh. Theo phương pháp tương đối, E221 Đề cương và phương pháp nghiên cứu: Đào Thị Hồng Loan. và E186 cho giá trị cao nhất, kết quả này hoàn toàn phù hợp với điểm số gắn kết trong mô phỏng gắn kết phân Thu thập dữ liệu: Đào Thị Hồng Loan. tử. Do đó, E186 và E221 được lựa chọn cho nghiên cứu Giám sát nghiên cứu: Nguyễn Thụy Việt Phương. năng lượng gắn kết tuyệt đối bằng phương pháp LIE. Theo kết quả LIE, E186 có ΔG bind âm trong khi E221 Phương pháp docking: Nguyễn Thị Mai Hương, Trần Thu Nhung. có ΔGbind dương thể hiện sự không thuận lợi trong việc Chạy MDs và phân tích dữ liệu: Trần Trung Kiên, Nguyễn gắn kết với protein. Tuy nhiên, nghiên cứu in vitro, Doãn Phú. E221 có tác động ức chế tế bào HeLa với giá trị Viết bản thảo đầu tiên: Nguyễn Thị Mai Hương, Trần Thu IC50 = 132,1 μM [11]. Do đó, sự khác biệt giữa giá trị Nhung. BFE với thực nghiệm của E221 có thể do sự hạn chế của dữ liệu in silico trong việc đánh giá sự đóng góp và Góp ý bản thảo và chỉnh sửa: Nguyễn Thụy Việt Phương. ảnh hưởng của dị vòng furan và vòng epoxy trong cấu Cung cấp dữ liệu và thông tin nghiên cứu trúc của E221 khi xác định tham số β. Tác giả liên hệ sẽ cung cấp dữ liệu nếu có yêu cầu từ Ban biên tập. 5. KẾT LUẬN Chấp thuận của Hội đồng Đạo đức Nghiên cứu đã tiến hành sàng lọc từ các HCTN dựa trên Nghiên cứu này miễn trừ Hội đồng Đạo đức. kỹ thuật gắn kết phân tử, mô phỏng động lực học phân tử và tính toán năng lượng gắn kết cho thấy hai hợp chất tiềm năng trong việc ức chế protein E1 của HPV 18 được xác định là: TÀI LIỆU THAM KHẢO E186 (hispidulin-7-O-rutinosid) và E221 (limonin). Kết quả này định hướng cho việc tiếp tục khảo sát và sàng lọc 1. International Agency for Research on Cancer. GLOBOCAN các hợp chất tự nhiên gắn kết tại vị trí helix ADN, đồng 2020: Viet Nam-Lyon. 2021 [Cited 2024 May 2024]. thời thử in vitro cho hợp chất E186 và E221 với hoạt tính ức https://gco.iarc.who.int/media/globocan/factsheets/pop chế virus trên tế bào Hela. ulations/704-viet-nam-fact-sheet.pdf. Lời cảm ơn 2. Crosbie EJ, Einstein MH, Franceschi S, Kitchener HC. Nghiên cứu này được thực hiện dưới sự hỗ trợ của Bộ Môn Human papillomavirus and cervical cancer. Lancet. Công nghệ thông tin Dược, Khoa Dược, Đại học Y Dược 2013;382(9895):889-899. Thành phố Hồ Chí Minh. https://doi.org/10.32895/hcjm.p.2024.03.01 https://www.tapchiyhoctphcm.vn | 7
Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh - Dược học * Tập 27 * Số 3 * 2024 3. Crum CP, Abbott DW, Quade BJ. Cervical cancer screening: from the Papanicolaou smear to the vaccine era. J Clin Oncol. 2003;21(10 S):224s-230s. 4. Bergvall M, Melendy T, Archambault J. The E1 proteins. Virology. 2013;445(1-2):35-56. 5. Prusty BK, Das BC. Constitutive activation of transcription factor AP-1 in cervical cancer and suppression of Human papillomavirus (HPV) transcription and AP-1 activity in HeLa cells by curcumin. Int J Cancer. 2005;113(6):951-60. 6. Salaria D, Rolta R, Mehta J, Awofisayo O, Fadare OA, Kaur B, et al. Phytoconstituents of traditional Himalayan Herbs as potential inhibitors of Human papillomavirus (HPV-18) for cervical cancer treatment: an in silico approach. PloS One. 2022;17(3):e0265420. 7. Juneja T, Pandya MD, Shah S. Molecular landscape and computational screening of the natural inhibitors against HPV16 E6 oncoprotein. Asian Pac J Cancer Prev. 2021;22(8):2461-2469. 8. Auster AS, Joshua-Tor L. The DNA-binding domain of Human papillomavirus type 18 E1. Crystal structure, dimerization, and DNA binding. J Biol Chem. 2004;279(5):3733-42. 9. Sievers F, Wilm A, David Dineen D, Gibson TJ, Karplus K, Li W, et al. Fast, scalable generation of high-quality protein multiple sequence alignments using Clustal Omega. Mol Syst Biol. 2011;7(539). 10. Vakal S. Current approaches and tools for binding energy prediction in computer-aided drug design. JCPS. 2017;10(1):685-694. 11. Hamdan D, El-Readi MZ, Tahrani A, Herrmann F, Kaufmann D, Farrag N, et al. Secondary metabolites of ponderosa lemon (Citrus pyriformis) and their antioxidant, anti-inflammatory, and cytotoxic activities. Z Naturforsch C J Biosci. 2011;66(7-8):385- 93. Doi: 10.1515/znc-2011-7-810. 8 | https://www.tapchiyhoctphcm.vn https://doi.org/10.32895/hcjm.p.2024.03.01

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.