Sàng lọc in silico các chất ức chế tiềm năng trên protein vận chuyển kháng cloroquin của Plasmodium falciparum

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

Thêm vào BST

Báo xấu

3
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Protein vận chuyển kháng cloroquin của Plasmodium falciparum (PfCRT) là protein gây đề kháng cloroquin (CQR) với dạng đột biến có khả năng đưa thuốc ra khỏi không bào tiêu hóa. Mục tiêu của nghiên cứu là áp dụng phương pháp in silico nhằm tìm kiếm các chất tiềm năng ức chế PfCRT.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sàng lọc in silico các chất ức chế tiềm năng trên protein vận chuyển kháng cloroquin của Plasmodium falciparum

Nghiên cứu Dược học 0 Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh - Dược học;27(6):31-38 ISSN : 1859-1779 https://doi.org/10.32895/hcjm.p.2024.06.04 Sàng lọc in silico các chất ức chế tiềm năng trên protein vận chuyển kháng cloroquin của Plasmodium falciparum Trần Trung Kiên1, Nguyễn Hoàng Anh Kiệt1, 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 Đặt vấn đề: Protein vận chuyển kháng cloroquin của Plasmodium falciparum (PfCRT) là protein gây đề kháng cloroquin (CQR) với dạng đột biến có khả năng đưa thuốc ra khỏi không bào tiêu hóa. Mục tiêu: Tìm chất ức chế PfCRT tiềm năng. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu: Đối tượng gồm PfCRT và 400 chất có cấu trúc tương tự cloroquin. Phương pháp gồm: chọn lựa cấu trúc của PfCRT dựa trên căn chỉnh đa trình tự; xác định khoang gắn kết bằng CavityPlus và docking mù; phân cụm quỹ đạo chuyển động sau mô phỏng động lực học phân tử (MDs) để chọn cấu dạng đại diện; gắn kết phân tử linh động bằng MOE 2022.02, MDs bằng GROMACS 2024.1 và tính năng lượng gắn kết tự do (BFE) dùng gmx_MMPBSA 1.6.3. 400 chất kể trên được đánh giá sơ bộ về dược động học và độc tính bằng ADMETlab 2.0. Kết quả: Cấu trúc PfCRT (PDB ID: 6UKJ) chứa các đột biến liên quan CQR được chọn. Khoang gắn kết PfCRT bao phủ các đột biến được xác định. Sử dụng cấu trúc đại diện của PfCRT, quá trình gắn kết phân tử, MDs, và tính BFE thu được 4 chất tiềm năng (C256, C269, C327 và C338) gắn kết tốt với PfCRT với năng lượng gắn kết tốt (< -20 kcal.mol-1). Kết luận: Nghiên cứu sàng lọc được 4 chất tiềm năng ức chế PfCRT. Từ khóa: PfCRT; sàng lọc; in silico; ức chế PfCRT Abstract IN SILICO SCREENING OF POTENTIAL INHIBITORS OF PLASMODIUM FALCIPARUM CHLOROQUINE RESISTANCE TRANSPORTER Tran Trung Kien, Nguyen Hoang Anh Kiet, Nguyen Thuy Viet Phuong Ngày nhận bài: 07-10-2024 / Ngày chấp nhận đăng bài: 17-12-2024 / Ngày đăng bài: 28-12-2024 *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.duoc.tapchiyhoctphcm.vn 31
Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh - Dược học * Tập 27 * Số 6* 2024 Introduction: Plasmodium falciparum chloroquine resistance transporter (PfCRT) had been identified as the cause of chloroquine resistance (CQR), of which the mutant forms are capable of effluxing the drug from the digestive vacuole. Objective: To identify potential compounds that can inhibit PfCRT. Material and Methods: Protein structure of PfCRT and 400 compounds with their similar structures to CQ were the subjects of this study. In silico methods were employed, including selection of protein structures using multiple sequence alignment (MSA), cavity detection using CavityPlus and blind docking, cluster analysis from molecular dynamics simulations (MDs) for choosing representative conformation of protein, flexible ligand docking using MOE 2022.02, MDs using GROMACS 2024.1, and binding free energy (BFE) calculations using gmx_MMPBSA 1.6.3. The database for screening was 400 compounds searching from SwissSimilarity based on the structure of CQ. These chemical compounds were evaluated by pharmacokinetics and toxicity using ADMETlab 2.0. Results: The PfCRT protein structure with PDB ID: 6UKJ, containing mutations associated with CQR, was selected. Potential binding site of protein covering mutants for CQ was predicted. The results of molecular docking, MDs and BFE displayed four potential compounds (C256, C269, C327 và C338) as PfCRT inhibitors with their good binding free energies (< -20 kcal.mol-1). Conclusion: Four potential compounds were identified as inhibitors of the PfCRT. Keywords: chloroquine resistance transport protein of Plasmodium falciparum; PfCRT; in silico screening; inhibitor of PfCRT 1. ĐẶT VẤN ĐỀ sự gia tăng tích lũy CQ và làm giảm IC50 của CQ ở KST kháng cloroquin. Một số nghiên cứu trước đây đã xác định được nhiều hợp chất đảo ngược kháng CQ, bao gồm: Theo WHO, sự đề kháng thuốc sốt rét là khả năng của verapamil, quinin, amantadin, cloropheniramin, primaquin, ký sinh trùng sốt rét (KST) tồn tại hoặc nhân lên, dù sử dụng promethazin và saquinavir... Tuy nhiên, ngoại trừ thuốc đúng liều lượng [1]. Với Plasmodium falciparum cloropheniramin, việc sử dụng các thuốc trên để điều (P. falciparum), sự đề kháng thuốc thường xuất hiện trên trị sốt rét đã bị hạn chế trên lâm sàng do hiệu quả in vivo thấp, các con đường sinh hóa với cơ chế phổ biến như đột biến đặc tính dược động học kém hoặc gây ra độc tính. Vì protein vận chuyển thuốc [2]. Sự gia tăng của những thể vậy, việc sàng lọc các chất tiềm năng đảo ngược kháng đột biến gây đề kháng thuốc đã làm tăng sự thất bại trong CQ có đặc tính dược động học tốt, an toàn và ít độc điều trị [3]. Protein vận chuyển kháng cloroquin của tính vẫn là vấn đề cấp thiết. P. falciparum (PfCRT) là một protein màng tích hợp nằm trên màng không bào tiêu hóa (KBTH) của ký sinh trùng Cho đến nay, đã có các nghiên cứu tìm được các hợp chất (KST) sốt rét trong hồng cầu, với dạng đột biến được ức chế tiềm năng trên protein PfCRT như hợp chất tự nhận định là nguyên nhân gây đề kháng cloroquin nhiên [7], dẫn xuất của aminoquinolin oxindol [8], các chất (CQR) [4]. Việc ức chế dạng đột biến gây CQR của có cấu trúc tương tự 4-aminoquinolin imidazol [9]... nhưng PfCRT có thể gây chết KST hay sự điều hoà giảm biểu số lượng chất được thử nghiệm trên lâm sàng vẫn còn hiện PfCRT làm mở rộng không bào tiêu hoá, dẫn đến hạn chế và gặp nhiều khó khăn. Tại Việt Nam, chỉ có gia tăng sự nhaỵ cảm với cloroquin [5]. các nghiên cứu liên quan đến việc xác định dịch tễ học Hiện nay, việc điều trị sốt rét bằng cách kết hợp các phân của các chủng đa kháng thuốc Plasmodium falciparum tử có cấu trúc chứa vòng quinolin tương tự như CQ với các ở một số địa phương và vẫn chưa ghi nhận nghiên cứu phân tử có khả năng đảo ngược tình trạng kháng cloroquin nào liên quan đến sàng lọc các hợp chất có tác dụng ức (reversed cloroquin compound) nhằm mục đích ức chế chế PfCRT. Do đó, mục tiêu của nghiên cứu là áp dụng PfCRT được xem là một phương pháp điều trị đầy hứa phương pháp in silico nhằm tìm kiếm các chất tiềm hẹn [6]. Hiện tượng đảo ngược kháng CQ đặc trưng bởi cả năng ức chế PfCRT. 32 | https://www.duoc.tapchiyhoctphcm.vn https://doi.org/10.32895/hcjm.p.2024.06.04
Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh - Dược học * Tập 27 * Số 6 * 2024 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP (http://www.swisssimilarity.ch/) bằng phương pháp sàng lọc ảo trên cơ sở dữ liệu ZINC. NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu 2.2. Phương pháp nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu bao gồm protein mục tiêu PfCRT Các giai đoạn của nghiên cứu được tiến hành theo các của P. falciparum và 400 chất có cấu trúc tương tự cloroquin bước như Hình 1. được tìm kiếm bởi chương trình SwissSimilarity Hình 1. Các giai đoạn được tiến hành trong đề tài 2.2.1. Căn chỉnh đa trình tự (MSA) ligand với acid amin trong khoang gắn kết. Đồng thời 400 chất kể trên sẽ được đánh giá khả năng làm thuốc thông qua Với 18 trình tự của PfCRT từ 18 chủng P. falciparum trên công cụ ADMETlab 2.0. cơ sở dữ liệu PlasmoDB [10], được thực hiện căn chỉnh đa trình tự (MSA) nhằm so sánh sự khác biệt về trình tự acid 2.2.3. Phân tích cụm quỹ đạo chuyển động sau amin của dạng đột biến và dạng tự nhiên bằng chương trình mô phỏng động lực học phân tử MAFT [11]. Từ đó, có thể xác định sự khác nhau này ảnh Tiến hành mô phỏng động lực học phân tử trên phức hợp hưởng thế nào lên chức năng của protein, nhằm chọn lựa cấu PfCRT - CQ có kết quả gắn kết tốt nhất trên khoang gắn từ trúc PfCRT có liên quan đến đột biến gây CQR. Các tiêu chí kết quả docking mù và dạng apo-protein (không có ligand) đánh giá cơ bản gồm: (i) Độ tương đồng giữa vị trí và acid để so sánh sự ảnh hưởng của quá trình mô phỏng 100 ns bởi amin trong các trình tự, (ii) Sự bảo toàn trình tự acid amin và phần mềm GROMACS 2024.1. Các thông số cơ bản liên đặc biệt là các acid amin tại vị trí đột biến để đánh giá tính quan đến độ ổn định của protein (RMSD), độ linh động của quan trọng của vị trí đó. acid amin (RMSF), bán kính quay (Rg), diện tích bề mặt tiếp cận dung môi (SASA) và tần suất của liên kết hydro sẽ được 2.2.2. Xác định khoang gắn kết của protein dùng để đánh giá. Khoảng thời gian mà cấu dạng đạt trạng Thông qua công cụ trực tuyến CavityPlus để xác định các thái cân bằng dựa vào kết quả RMSD sẽ được lựa chọn để vị trí trên bề mặt cấu trúc và xếp hạng dựa trên điểm số về phân cụm quỹ đạo phức hợp. Các cấu dạng được phân cụm khả năng kết hợp với ligand và khả năng hấp thụ. Các thông dựa trên thuật toán neighbor-based [13], thông qua module số đánh giá khoang gắn của công cụ như: (i) pKd (ái lực liên gmx_cluster trong GROMACS. Cấu dạng đại diện cho hơn kết), (ii) Drugscore (điểm số làm thuốc) và (iii) Druggability 80% tổng số cấu dạng được tạo thành sẽ được trích xuất để (khả năng làm khoang gắn cho phân tử thuốc) [12]. Sau đó, thực hiện gắn kết phân tử linh động. thực hiện docking mù CQ bằng cách bao phủ toàn bộ cấu 2.2.4. Gắn kết phân tử linh động trúc PfCRT trên phần mềm MOE. Kết quả docking mù để xác định khoang gắn kết được đánh giá dựa trên (i) Số lượng Gắn kết phân tử linh động được thực hiện bằng phần mềm cấu dạng ligand có khả năng gắn được vào khoang gắn kết, MOE trên cấu trúc đại diện của protein PfCRT thu nhập từ (ii) Điểm số docking (kcal.mol-1) và (iii) Tương tác giữa quá trình phân tích cụm. Cơ sở dữ liệu thực hiện bao gồm: https://doi.org/10.32895/hcjm.p.2024.06.04 https://www.duoc.tapchiyhoctphcm.vn | 33
Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh - Dược học * Tập 27 * Số 6* 2024 14 chất đối chiếu (CQ và 13 chất có khả năng ức chế PfCRT và phần lớn đều có mức độ bảo toàn cao. Tuy nhiên, ở một với giá trị IC50 < 50 µM) và các chất đáp ứng khả năng làm số vị trí cụ thể như 72, 74 - 76, 220, 271, 326, 356 và 371 có thuốc trong số 400 chất kể trên. Kết quả sẽ được đánh giá sự biến đổi về các acid amin và đã được ghi nhận là có liên dựa trên các tiêu chí: (i) Khả năng gắn được vào khoang gắn quan đến khả năng đáp ứng với thuốc CQ. Đối chiếu với kết kết; (ii) Điểm số gắn kết; (iii) Khả năng hình thành tương tác quả MSA, cấu trúc của protein PfCRT của chủng Pf7G8 quan trọng khi so với 14 chất đối chiếu. (PDB ID: 6UKJ) được lựa chọn để thực hiện nghiên cứu vì chứa 5 loại đột biến, cụ thể là C72S, K76T, A220S, N326D 2.2.5. Mô phỏng động lực học phân tử (MDs) và và I356L để có thể gây CQR. tính toán năng lượng gắn kết tự do (BFE) Các chất ức chế protein PfCRT tiềm năng được lựa chọn 3.2. Xác định khoang gắn kết tiềm năng từ kết quả gắn kết phân tử linh động sẽ được thực hiện MDs Kết quả dự đoán từ Cavity Plus, cho thấy khoang gắn trong 50 ns bởi phần mềm GROMACS 2024.1. Tương tự kết số 1 (khoang 1) được đánh giá là có khả năng gắn với dạng apo-protein cũng được thực hiện tương tự để so kết với các thuốc tốt nhất với điểm số làm thuốc là 4919, sánh với các phức hợp. Công cụ gmx_MMPBSA 1.6.3 được khả năng làm khoang gắn cho phân tử thuốc mạnh và sử dụng để tính toán BFE bằng phương pháp MM/GBSA đạt yêu cầu về thể tích khoang gắn (> 100 Å3). Kết quả của protein PfCRT và ligand ổn định sau quá trình MDs docking mù cho 20 cấu dạng của CQ vào cấu trúc trong 50 ns. Kết quả tính toán sẽ được biểu thị bởi giá trị protein PfCRT cho thấy cả 20 cấu dạng của CQ đều năng lượng gắn kết tự do (ΔGbind) giữa các ligand với protein. nằm trong khoang gắn kết ở vị trí số 1 với điểm số docking của các cấu dạng nằm trong khoảng từ -9,3 đến 3. KẾT QUẢ -8,1 kcal.mol-1 và tạo được các tương tác quan trọng (Hình 2). Đồng thời, khoang gắn kết này cũng bao phủ 3.1. Chọn lựa cấu trúc protein 5 acid amin đột biến có ghi nhận CQR. Vì vậy, khoang Kết quả MSA 18 chủng P. falciparum cho thấy trình tự gắn số 1 được lựa chọn để thực hiện các nghiên cứu protein PfCRT của các chủng đều có chiều dài 424 acid amin tiếp theo. Hình 2.(A) 20 cấu dạng CQ đều gắn kết với khoang số 1. (B) Vị trí trong khoang gắn, điểm số docking và tương tác 2D của cấu dạng CQ gắn kết tốt nhất. phỏng. Kết quả phân tích tần tần suất hiện diện liên kết 3.3. Chọn cấu dạng đại diện hydro cho thấy chỉ có duy nhất 1 liên kết hydro được hình Kết quả MDs trong 100 ns cho thấy dạng phức hợp ổn thành đạt tần suất cao (> 70%) với Asp326 (181,10%) bên định sau 40 ns mô phỏng (RMSD < 0,20 nm). Hầu hết tất cạnh tương tác ion như trong docking. Kết quả phân cả các acid amin trong khoang gắn kết của protein PfCRT cụm với giá trị cut-off 0.16 nm, thu được tổng cộng ở dạng phức hợp có giá trị RMSF nhỏ hơn hoặc không 6001 cấu dạng, được chia thành 17 cụm. Trong đó, thay đổi đáng kể so với dạng apo-protein. Đồng thời giá cụm đầu tiên chiếm 36,56% tổng số cấu dạng (< 70%) trị Rg (2,16 - 2,20 nm) và SASA (191,57 nm²) đều cho và tổng 10 cụm đầu chiếm 98,22% tổng số cấu dạng thấy sự ổn định của phức hợp trong khoảng thời gian mô tạo thành (> 80%). 34 | https://www.duoc.tapchiyhoctphcm.vn https://doi.org/10.32895/hcjm.p.2024.06.04
Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh - Dược học * Tập 27 * Số 6 * 2024 Cấu trúc đại diện của cụm đầu tiên của phức hợp Ala144, Leu160, Leu217, Val224 và tương tác ion với PfCRT-CQ được trích xuất từ MDs tại thời điểm 75 ns sẽ Asp137, Asp326 tại khoang gắn kết. Các acid amin kể được lựa chọn để thực hiện gắn kết phân tử tìm kiếm các hợp trên và tương tác kỵ nước với Phe154, Leu148, tương tác chất tiềm năng. Vì đây là cấu trúc cân bằng, đại diện cho đa ion với Asp329 sẽ được sử dụng để đánh giá khả năng số chuyển động của phức hợp và tạo được phần lớn những hình thành tương tác của các chất tiềm năng. tương tác quan trọng với CQ tại khoang gắn kết. Các chất tiềm năng: Kết quả đánh giá khả năng làm thuốc và độc tính thu được 228/400 chất thoả các tiêu 3.4. Sàng lọc in silico các chất tiềm năng gắn kết tốt trên PfCRT chí đã đề cập. Trong đó, 8 hợp chất tiềm năng (C55, Các chất đối chiếu: Kết quả gắn kết phân tử cho thấy CQ C168, C256, C263, C264, C269, C327 và C338) đạt và 13 hợp chất đối chiếu đều gắn kết thành công vào khoang điểm số docking tốt và tạo được nhiều tương tác nhất gắn với điểm số docking từ -21,4 đến -7,0 kcal.mol-1, tạo với các acid amin tương tự CQ và các chất đối chiếu nhiều tương tác kỵ nước với các acid amin: Cys101, Val141, khác được lựa chọn (Bảng 1). Bảng 1. Kết quả điểm số docking và tương tác của 8 chất tiềm năng Hợp chất Điểm docking Tương tác kỵ nước Tương tác ion Liên kết hydro (kcal.mol-1) C55 -10,0 Ala79, His97, Ala144, Phe145, Leu148, Val224, Phe322 Asp326, Asp329 - C168 -10,2 Ala79, Cys101, Val141, Ala144, Phe145, Leu148 Asp137, Asp326, Asp329 Ser140 C256 -9,8 Val141, Ala144, Leu148 Leu160, Leu217 Asp326, Asp329 Gln156 C263 -10,4 Ala79, Phe105, Val141, Ala144, Phe145, Leu148, Val249 Asp137, Asp329 - C264 -9,8 Ala144, Leu148, Leu160, Leu217 Asp137, Asp326, Asp329 - C269 -11,1 Val141, Ser140, Ala144, Leu148, Leu160, Leu217, Val249 Asp137, Arg231, Asp326 Arg231, Ser250 C327 -9,6 Cys101, Phe105, Val141, Ala144, Leu160, Leu217 Asp137, Asp326 - C338 -9,9 Ala79, Ser140, Val141, Ala144, Phe145, Leu148, Val249 Asp137, Arg231, Asp326 Asp326 3.5. Chọn lựa các chất ức chế tiềm năng qua MDs và tính BFE Hình 3. Kết quả MDs trong 50 ns của 6 chất (C168, C256, C264, C269, C327 và C338) so với dạng apo https://doi.org/10.32895/hcjm.p.2024.06.04 https://www.duoc.tapchiyhoctphcm.vn | 35
Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh - Dược học * Tập 27 * Số 6* 2024 Kết quả MDs và tính toán BFE chọn được 6 hợp chất lựa chọn để thực hiện nghiên cứu vì chứa 5 đột biến là C72S, là C168, C256, C264, C269, C327 và C338 ổn định K76T, A220S, N326D và I356L để có thể gây CQR. trong 50 ns khi so với dạng apo (Hình 3), hình thành Dựa trên kết quả xác định khoang gắn từ công cụ được liên kết hydro với các acid amin trong khoang gắn CavityPlus và docking mù, khoang gắn kết ở vị trí số 1 đã ở tần suất > 50% và giá trị BFE đều đạt mức năng lượng chứng minh được tiềm năng vượt trội so với các khoang khác, từ khá đến tốt -38,21 kcal.mol-1 đến -12,11 kcal.mol-1. khi bao phủ 5 acid amin đột biến và cả 20 cấu dạng CQ đều Khi so sánh với kết quả gắn kết phân tử, giá trị BFE gắn kết tốt vào khoang, được lựa chọn để thực hiện các được sắp xếp theo thứ tự từ tốt nhất đến kém nhất như nghiên cứu tiếp theo. Kết quả MDs trong 100 ns cho thấy sau: C269 > C256 > C338 > C327 > C168 > C264. Do đó, dạng phức hợp PfCRT-CQ ổn định sau 40 ns mô phỏng. Do 4 chất ức chế tiềm năng trên protein PfCRT được lựa chọn là đó, khoảng thời gian sau 40 ns sẽ được lựa chọn để phân cụm C256, C269, C327 và C338 (Hình 4). cấu dạng. Trong đó, cụm đầu tiên chiếm 36,56% tổng số cấu dạng tạo thành (< 70%) và tổng 10 cụm đầu chiếm 98,22% tổng số cấu dạng tạo thành (> 80%) được lựa chọn, đều thỏa mãn các tiêu chí phân cụm. Đây là cấu trúc cân bằng, đại diện cho đa số chuyển động của phức hợp và tạo được phần lớn những tương tác quan trọng với CQ tại khoang gắn kết khi so với cấu trúc ban đầu (ở dạng tĩnh). Qua kết quả gắn kết phân tử cho thấy CQ, 13 hợp chất đối chiếu và 228 chất dùng trong sàng lọc đều gắn kết thành công vào khoang gắn. Hình 4. Cấu trúc minh họa của 4 hợp chất ức chế tiềm năng trên protein PfCRT Trong đó, 8 hợp chất tiềm năng (C55, C168, C256, C263, C264, C269, C327 và C338) đạt điểm số docking tốt và tạo 4. BÀN LUẬN được nhiều tương tác nhất với các acid amin tương tự CQ và các chất đối chiếu khác. Đối chiếu với các chất ức chế PfCRT Sự hiện diện đa hình của gen PfCRT ở các chủng được nghiên cứu, cho thấy các chất này sẽ cạnh tranh với CQ P. falciparum đã tạo ra hai dạng đáp ứng CQ khác nhau gồm: và bị bơm ngược ra ngoài thay vì CQ. Tuy nhiên, vị trí gắn dạng nhạy cảm với CQ (CQS) ở các chủng 3D7, HB3; và kết và những tương tác cụ thể vẫn chưa được xác định chính dạng đề kháng với CQ (CQR) ở các chủng 7G8, Dd2, GB4. xác. Kết hợp với kết quả docking mù 20 cấu dạng CQ, cho Kết quả MSA 18 chủng P. falciparum cho thấy trình tự thấy khoang gắn kết số 1 trên PfCRT sẽ là vị trị gắn kết và protein PfCRT của các chủng đều có chiều dài 424 acid amin hình thành tương tác với CQ. Do đó những chất tiềm năng và có mức độ bảo toàn cao. Tuy nhiên, một số vị trí cụ thể sẽ cạnh tranh với CQ tại vị trí này. Khi phân tích cấu trúc 8 như 72, 74 – 76, 220, 271, 326, 356 và 371 có sự biến đổi về hợp chất tiềm năng cho thấy sự đa dạng của các vòng thơm các acid amin. Các vị trí này đã được ghi nhận là có liên quan và dị vòng có thể góp phần tạo ra tương tác kỵ nước với các đến khả năng đáp ứng với thuốc CQ và phù hợp với một số acid amin trong khoang gắn kết, giúp các hợp chất này liên nghiên cứu trước đây trên các chủng P. falciparum. Trong đó, kết tốt hơn so với CQ. Hơn nữa, tất cả các hợp chất này đều các đột biến K76T và A220S được ghi nhận là liên quan đến chứa nhóm chức amin tương tự CQ. Với nguyên tử N liên khả năng kháng CQ cao đều xuất hiện ở các chủng CQR và kết với nhóm alkyl hoặc aryl có khả năng proton hóa trong các vị trí đột biến khác như C72S, M74I, N75E, Q271E, môi trường pH thích hợp (pH acid), tạo điều kiện hình thành N326D/S, I356T/L và R371I khi so với 2 chủng CQS cho tương tác ion trong khoang gắn kết. Ngoài ra, khoang gắn thấy sự đa dạng về kiểu gen và khả năng CQR nhờ các đột kết chứa đột biến K76T bị mất điện tích dương làm thay đổi biến này. Hiện tại, chỉ có duy chất một cấu trúc tinh thể 3 tính đặc hiệu cơ chất của của PfCRT nên có thể làm cho các chiều của protein PfCRT ở chủng Pf7G8 (PDB ID: 6UKJ) hợp chất bị proton hóa dễ dàng gắn kết hơn. Bên cạnh các với độ phân giải 3,3 Å, trên Ngân hàng dữ liệu protein acid amin đối chiếu, các hợp chất trên còn hình thành được (Protein Data Bank). Đối chiếu với kết quả MSA, cấu trúc liên kết với các acid amin khác của khoang như Ala79, His97, của protein PfCRT của chủng Pf7G8 (PDB ID: 6UKJ) được Phe105, Ser140, Arg231… Trong số 8 hợp chất, 6 hợp chất 36 | https://www.duoc.tapchiyhoctphcm.vn https://doi.org/10.32895/hcjm.p.2024.06.04
Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh - Dược học * Tập 27 * Số 6 * 2024 tiềm năng (C168, C256, C264, C269, C327 và C338) ổn Cung cấp dữ liệu và thông tin nghiên cứu đinh sau MDs 50 ns, duy trì được tần suất hiện diện liên kết Tác giả liên hệ sẽ cung cấp dữ liệu nếu có yêu cầu từ Ban hydro >50% và có giá trị BFE từ khá đến tốt, được xếp theo biên tập. thứ tự: C269 > C256 > C338 > C327 > C168 > C264. Do đó, 4 hợp chất ức chế tiềm năng trên protein PfCRT được lựa Chấp thuận của Hội đồng Đạo đức chọn là C256, C269, C327 và C338. Cho đến hiện nay vẫn Nghiên cứu này miễn trừ Hội đồng Đạo đức. chưa có nghiên cứu nào ghi nhận về khả năng ức chế protein PfCRT của 4 hợp chất tiềm năng này. Do vậy, cần thực hiện nghiên cứu in vitro để có thể đánh giá được hoạt tính ức chế TÀI LIỆU THAM KHẢO protein PfCRT của các hợp chất này. 1. World Health Organization. Guidelines for the treatment of malaria. 3rd ed. Geneva: World Health Organization; 5. KẾT LUẬN 2015. Nghiên cứu đã xác định được cấu trúc tinh thể 3 chiều của 2. Blasco B, Leroy D, Fidock DA. Antimalarial drug protein PfCRT (PDB ID: 6UKJ) có các đột biến liên quan resistance: linking Plasmodium falciparum parasite đến CQR để sử dụng cho sàng lọc in silico. Thông qua gắn biology to the clinic. Nature Medicine. 2017;23(8):917-28. kết phân tử linh động, MDs và BFE đã chọn 4 hợp chất tiềm 3. Shibeshi MA, Kifle ZD, Atnafie SA. Antimalarial năng (C256, C269, C327 và C338) ức chế protein PfCRT. drug resistance and novel targets for antimalarial drug Nguồn tài trợ discovery. Infection and Drug Resistance. 2020;13:4047-60. Nghiên cứu này không nhận tài trợ. 4. Martin RE, Kirk K. The malaria parasite's chloroquine Xung đột lợi ích resistance transporter is a member of the drug/metabolite Không có xung đột lợi ích nào liên quan đến nghiên cứu này. transporter superfamily. Molecular Biology and Evolution. 2004;21(10):1938-49. ORCID 5. Zhang M, Wang C, Otto TD, Oberstaller J, Liao X, Nguyễn Thụy Việt Phương Adapa SR, et al. Uncovering the essential genes of the https://orcid.org/0000-0002-0233-8692 human malaria parasite Plasmodium falciparum by Đóng góp của các tác giả saturation mutagenesis. Science. 2018;360:6388. Ý tưởng nghiên cứu: Nguyễn Thụy Việt Phương. 6. Gunsaru B, Burgess SJ, Morrill W, Kelly JX, Shomloo S, Smilkstein MJ, et al. Simplified reversed chloroquines to Đề cương và phương pháp nghiên cứu: Trần Trung Kiên. overcome malaria resistance to quinoline-based drugs. Thu thập dữ liệu: Trần Trung Kiên. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 2017;61(5). Giám sát nghiên cứu: Nguyễn Thụy Việt Phương. 7. Patel SK, Khedkar VM, Jha PC, Jasrai YT, Pandya HA, Gắn kết phân tử: Nguyễn Hoàng Anh Kiệt. George LB, et al. Molecular interaction of selected phytochemicals under the charged environment of Mô phỏng động lực học phân tử: Trần Trung Kiên. Plasmodium falciparum chloroquine resistance Viết bản thảo đầu tiên: Nguyễn Hoàng Anh Kiệt, Trần transporter (PfCRT) model. Journal of Biomolecular Trung Kiên. Structure & Dynamics. 2016;34(2):290-303. Chỉnh sửa bản thảo: Nguyễn Thụy Việt Phương. 8. Bharvi S, Jenny L, Nosipho C, Paul A, Philip JR, Parvesh S, et al. Functionalized 3-hydroxy-3-aminoquinoline- Góp ý bản thảo và đồng ý cho đăng bài: Nguyễn Thụy Việt oxindole hybrids as promising dual-function anti- Phương. https://doi.org/10.32895/hcjm.p.2024.06.04 https://www.duoc.tapchiyhoctphcm.vn | 37
Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh - Dược học * Tập 27 * Số 6* 2024 plasmodials. European Journal of Medicinal Chemistry Reports. 2022;5:100052. 9. Patowary L, Kashyap P, Chetia D, Gogoi N. Docking based virtual screening of some new 4-aminoquinolines against PfCRT. Current Trends in Pharmaceutical Research. 2021;8(1):212-226. 10. Aurrecoechea C, Brestelli J, Brunk BP, Dommer J, Fischer S, Gajria B, et al. PlasmoDB: a functional genomic database for malaria parasites. Nucleic acids research. 2009;37:D539-43. 11. Katoh K, Rozewicki J, Yamada KD. MAFFT online service: multiple sequence alignment, interactive sequence choice and visualization. Briefings in Bioinformatics. 2019;20(4):1160-6. 12. Dittrich J, Schmidt D, Pfleger C, Gohlke H. Converging a knowledge-based scoring function: DrugScore2018. J Chem Inf Model. 2019;59(1):509-21. 13. Daura X, Gademann K, Jaun B, Seebach D, van Gunsteren WF, Mark AE. Peptide Folding: when simulation meets experiment. Angewandte Chemie International Edition. 1999;38(1-2):236-40. 38 | https://www.duoc.tapchiyhoctphcm.vn https://doi.org/10.32895/hcjm.p.2024.06.04