Nghiên cứu in silico hướng tác dụng dược lý trên nhóm chất diterpenlacton có trong cây xuyên tâm liên (andrographis paniculata (burm.f.) nees)

Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019 Chuyên Đề Dược 542 NGHIÊN CỨU IN SILICO HƯỚNG TÁC DỤNG DƯỢC LÝ TRÊN NHÓM CHẤT DITERPENLACTON CÓ TRONG CÂY XUYÊN TÂM LIÊN (ANDROGRAPHIS PANICULATA (BURM.F.) NEES) Huỳnh Lê Trí Thiện*, Lữ Thị Kim Chi**, Nguyễn Ngọc Vinh**, Nguyễn Thụy Việt Phương* TÓM TẮT Mở đầu và mục tiêu: Xuyên Tâm Liên (Andrographis paniculata) được biết đến với nhiều tác dụng như kháng viêm, kháng khuẩn, hạ đường huyết, và kháng ung thưHiện tại các nghiên cứu ở Việt Nam đã phân lập được các hoạt chất có trong Xuyên Tâm Liên, đặc biệt là 4 chất trong nhóm diterpenlacton: andrographolid, neoandrographolid, dehydroandrographolid và angrograpanin. Nghiên cứu này được thực hiện nhằm khảo sát in silico theo hướng tác dụng hạ đường huyết, kháng ung thư và kháng virus HIV, với mục tiêu là chọn hoạt chất tiềm năng nhất trong nhóm diterpenlacton có trong Xuyên Tâm Liên cho các thử nghiệm in vitro và in vivo. Đối tượng-Phương pháp nghiên cứu: 4 hoạt chất: andrographolid, neoandrographolid, dehydroandrographolid và andrograpanin; và các protein mục tiêu liên quan đến các tác dụng dược lý hạ đường huyết, kháng ung thư và kháng HIV được lựa chọn. Tiến hành khảo sát tác động dược lý in silico của các chất qua việc gắn kết trên các đích tác động bằng phần mềm AutoDock Vina. Đánh giá kết quả thông qua điểm số docking và phân tích tương tác của các chất bằng phần mềm hỗ trợ BIOVIA Discovery Studio 4.5. Kết quả: Các chất đều gắn kết tốt trên các đích tác động với điểm số docking thấp hơn -7 kcal.mol-1. Phân tích tương tác cho thấy cả bốn hoạt chất đều có tiềm năng trong hạ đường huyết, kháng ung thư và kháng HIV, trong đó, neoandrographolid rất tiềm năng trong tác động hạ đường huyết; dehydroandrographolid tiềm năng nhất trong tác động kháng ung thư. Kết luận: Kết quả giúp định hướng trong việc chọn lựa hoạt chất cho các thử nghiệm hạ đường huyết, kháng ung thư và kháng HIV in vitro và in vivo. Từ khóa: Xuyên Tâm Liên, diterpenlacton, in silico, gắn kết phân tử (molecular docking). ABSTRACT IN SILICO STUDY OF PHARMACOLOGICAL ACTIVITY OF DITERPENLACTONE COMPOUNDS FROM ANDROGRAPHIS PANICULATA (BURM.F.) NEES). Huynh Le Tri Thien, Lu Thi Kim Chi, Nguyen Ngoc Vinh, Nguyen Thuy Viet Phuong * Ho Chi Minh City Journal of Medicine * Supplement of Vol. 23 - No 2- 2019: 542 – 550 Background and Objectives: Andrographis paniculata has been reported as a potential drug, which possess anti-inflammatory, antibacterial, hypoglycemia, anti-cancer... Phytoconstituents such as four diterpenlactone compounds: andrographolid, neoandrographolid, dehydroandrographolid and angrograpanin have been extracted and isolated from Andrographis paniculata in Viet Nam. This study was conducted to identify the potential lead compounds from Andrographis paniculata for their in vitro and in vivo testing targeting hypoglycemia, anti-cancer and anti-HIV activities. Materials and Method: Target proteins on hypoglycemia, anti-cancer, anti-HIV effects and four *Khoa Dược, Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh ** Khoa Y, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh Tác giả liên lạc: TS. Nguyễn Thụy Việt Phương ĐT: 0919520708 Email: ntvphuong@ump.edu.vn Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019 Nghiên cứu Y học Chuyên Đề Dược 543 diterpenlactone compounds: andrographolid, neoandrographolid, dehydroandrographolid and angrograpanin were selected. In silico study of pharmacological activity of diterpenlactone compounds from Andrographis paniculata (Burm.f.) nees) was carried out by using molecular docking with AutoDock Vina program. Identifying potential lead compounds was done in terms of the docking scores and the interactions analysis of ligands and target proteins using BIOVIA Discovery Studio 4.5. Results: Docking scores of four diterpenlactone compounds were of -7 kcal.mol-1. Analysis of their interactions of these compounds on protein targets showed that they all have hypoglycemia, anti-cancer and anti-HIV effects. As the result, neoandrographolid was suggested as the most potential compound on hypoglycemia effect and dehydroandrographolid could be the best one for anti-cancer effect. Conclusion: The result provided useful information for selecting the lead compounds for in vitro experiments and in vivo on anti-inflammatory, antibacterial, hypoglycemia, anti-cancer, anti-HIV activities. Key words: Andrographis paniculata, diterpenlacton, in silico, molecular docking. MỞ ĐẦU Cây Xuyên Tâm Liên (Andrographis paniculata (Burm.f.) Nees, họ Ô rô (Acanthaceae) là một dược liệu quý, được trồng nhiều ở các nước Nam Á, Đông Nam Á, Trung Quốc, Việt Nam và một số nước ở Châu Âu(3,27). Những năm gần đây, Xuyên Tâm Liên được các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước quan tâm do có nhiều tác dụng dược lý nổi bật như hạ đường huyết, bảo vệ gan, chống oxy hóa, kháng viêm, kháng khuẩn, kháng ung thư, kháng virus,(3,27). Thành phần hóa học của cây gồm có phần trên mặt đất chứa tỷ lệ cao các diterpenlacton, chủ yếu là andrographolid với nhiều tác dụng dược lý quan trọng(3). Một số lacton khác là 14- deoxy-11-andrographolid, 14-deoxyandrogra pholid, neoandrographolid, 14-deoxy-11,12- didehydroandrographolid (hay dehydroandro grapholid), andrograpanin, andrographon, andragraphan, deoxyandrographisid, andrographisid, andrographostrol,(3). Hiện tại đã có một số nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam về phân lập, chiết xuất, định lượng và thử nghiệm hoạt tính sinh học của các hoạt chất có trong Xuyên Tâm Liên đặc biệt là 4 chất trong nhóm diterpenlacton: andrographolid, neoandro grapholid, dehydroandrographolid và angrograpanin(8,15) (cấu trúc của các chất này được minh họa trong hình 1). Một số hoạt tính sinh học của 4 chất với các cơ chế đã được công bố như làm giảm đường huyết, kháng ung thư, kháng virus HIV, kháng viêm, kháng dị ứng, kết tập tiểu cầu, bảo vệ gan, (Bảng 1)(2,7,13,16,19,28,31). Bảng 1. Hoạt tính sinh học của bốn hoạt chất chính có trong cây Xuyên tâm liên Hoạt chất Tác dụng sinh học Andrographoli d Kháng viêm (30) , kháng dị ứng (2) , kết tập tiểu cầu (7,28) , bảo vệ gan (19) , hạ đường huyết (31) , kháng virus Herpes (7) . Neoandrograp holid Kháng virus Herpes (7) , kháng viêm (13) , thu nhặt gốc tự do (9) Dehydroandro grapholid Kháng virus Herpes (7) , kháng virus HIV (5) Angrograpanin Kháng viêm (14) Các nghiên cứu in silico cũng được thực hiện cho thấy andrographolid có tác dụng kháng viêm và kháng ung thư(12,21), hoạt chất 3,14-dideoxyandrographolid/andrograpanin cho tác động kháng lao(6). Tuy nhiên, một số tác dụng như hạ đường huyết, kháng ung thư và kháng virus như virus HIV chưa được thực hiện trên nhóm diterpenlacton Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019 Chuyên Đề Dược 544 Do đó, mục tiêu của đề tài là chọn ra chất tiềm năng trong hạ đường huyết, kháng ung thư và kháng HIV cho các thử nghiệm in vitro và in vivo, thông qua hướng sàng lọc in silico ở mức độ phân tử trên 4 hoạt chất đã chiết được từ Xuyên Tâm Liên thuộc nhóm diterpenlacton là andrographolid, neoandrographolid, dehydroandrographolid và andrograpanin. Các thụ thể liên quan đến tác động hạ đường huyết, kháng ung thư và kháng HIV được chọn lựa. Sau đó sử dụng mô hình gắn kết phân tử (molecular docking) để dự đoán tiềm năng hạ đường huyết, kháng ung thư và kháng HIV của 4 chất. O OOH CH 3 OH CH 3 OH CH 2 CH3 CH3 OGlc O O CH 2 CH3 CH 3 OH O O CH2 OH CH 2 CH3 CH 3 OH O O H Hình 1: Cấu trúc của bốn hoạt chất thuộc nhóm diterpenlacton trong cây Xuyên tâm liên ĐỐI TƯỢNG - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu là 4 hoạt chất của nhóm diterpenlacton chiết xuất từ Xuyên Tâm Liên như andrographolid, neoandrographolid, dehydroandrographolid và andrograpanin và các protein mục tiêu được lựa chọn liên quan đến các tác dụng dược lý: hạ đường huyết, kháng ung thư và kháng HIV. Các phần mềm sử dụng: AutoDock Vina ( để thực hiện mô hình gắn kết phân(29); Open BABEL ( để chuyển dạng các ligands từ 2D sang 3D, BIOVIA Discovery Studio ( để quan sát, phân tích tương tác giữa protein và ligand. Docking ligand vào protein mục tiêu Quá trình redocking cho các cấu trúc đồng kết tinh protein-ligand được thực hiện để đánh giá các thông số của quá trình docking và sau đó sử dụng kết quả cho các docking với 4 chất. Chuẩn bị protein Cấu trúc đồng kết tinh của protein và ligand được tải về từ Protein Data Bank ( dưới dạng *pdb. Sử dụng phần mềm BIOVIA Discovery Studio 4.5 để loại bỏ nước, dung môi,đồng thời tách protein và ligand đồng kết tinh lưu lại thành 2 file *.pdb riêng rẻ. Sử dụng Autodock Tools để thêm hydro và lưu protein dưới dạng *.pdbqt. Chuẩn bị ligand Sử dụng Autodock Tools để thêm hydro cho 4 ligand (andrographolid, neoandrographolid, dehydroandrographolid và andrograpanin) được tải về từ Pubchem dưới dạng 3D (*.sdf) và chuyển dạng sang 3D (*.pdb) bằng phần mềm Open BABEL. Dehydroandrographolid Neoandrographolid Andrographolid Andrograpanin Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019 Nghiên cứu Y học Chuyên Đề Dược 545 Xác định vị trí gắn kết Tọa độ và phạm vi gắn kết của protein và ligand đồng kết tinh được xác định trong không gian ba chiều bằng Autodock Tools với các thông số: center_x (Tọa độ x trong không gian 3 chiều), center_y (Tọa độ y trong không gian 3 chiều), center_z (Tọa độ z trong không gian 3 chiều), size_x, size_y, size_z là kích cỡ của x, y, z (Å). Đánh giá kết quả docking Đánh giá kết quả qua năng lượng gắn kết hay điểm số docking và phân tích tương tác giữa ligand với protein. Ngoài ra, với redocking, tính giá trị RMSD cho biết độ lệch của ligand trong cấu trúc ban đầu so với sau docking, nếu RMSD nhỏ hơn hoặc bằng 2 là đạt. Với docking, các ligand cho điểm số càng âm thì càng gắn kết tốt với protein. KẾT QUẢ Tác dụng hạ đường huyết Các protein liên quan đến chuyển hóa glucose ở dạng đồng kết tinh với các ligand khác nhau và kết quả của quá trình redocking được liệt kê trong Bảng 2. Quá trình redocking được thực hiện cho những cấu trúc này và đánh giá kết quả để chọn ra cấu trúc protein mục tiêu thích hợp cho tác động hạ đường huyết. Kết quả redocking Glycogen phosphorylase (PDB id: 3DDS) có điểm số redocking vượt trội nhất (-9,5 kcal.mol-1), độ phân giải cao (1,8 Å) và giá trị RMSD giữa ligand đồng kết tinh và ligand sau redocking tốt (1,44 Å) chứng tỏ tính tương thích và khả năng tái tạo dữ liệu thực nghiệm của phần mềm tốt. Vì vậy, glycogen phosphorylase (PDB id: 3DDS) được chọn làm protein mục tiêu cho tác động hạ đường huyết. Kết quả phân tích cũng tương thích với nghiên cứu trước đây(25), cho thấy glycogen phosphorylase có khoang gắn kết tương đối kín, được bao phủ bởi 15 acid amin và ligand tương tác với 6 acid amin quan trọng trong vùng gắn bao gồm Trp67, Gln71, Arg193, Phe196, Arg 242 và Arg310. Vùng gắn kết chủ yếu hình thành tương tác tĩnh điện và liên kết hydro tại một vùng trên khoang gắn bao phủ bởi 5 acid amin Gln71, Tyr155, Phe196, Arg242 và Arg310. Kết quả docking Trong 4 chất, neoandrographolid có khả năng gắn kết tốt nhất (-8,2 kcal.mol-1) và là hoạt chất tiềm năng nhất ức chế glycogen phosphorylase giúp hạ đường huyết. Các ligand còn lại là andrographolid (-7,4 kcal.mol-1), dehydroandrographolid (-7,2 kcal.mol-1), và andrograpanin (-6,8 kcal.mol-1). Neoandrographolid hình thành được các liên kết hydro với acid amin quan trọng Arg242, Asp306 và Arg309 nhờ vào các nhóm hydroxy trong cấu trúc nhóm thế glucosid. Đồng thời cũng hình thành các tương tác kỵ nước ở cấu trúc vòng lacton và vòng dicyclohexan với acid amin quan trọng là Tyr75 và Arg310 (Hình 1). Vì vậy cấu trúc diterpenlacton và nhóm glucosid trong cấu trúc neoandrographolid đều cần thiết cho tương tác với glycogen phosphorylase (PDB id: 3DDS). Tác dụng kháng ung thư Đề tài chọn 3 protein EGFR (PDB id: 1M17), PKA/cAMP (PDB id: 3OVV) và Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019 Chuyên Đề Dược 546 tyrosin kinase Bcr-Abl (PDB id: 3CS9) cho redocking và đánh giá kết quả redocking để chọn ra protein mục tiêu thích hợp cho tác động kháng ung thư (Bảng 3) Bảng 2: Kết quả redocking của ligand đồng kết tinh với các protein liên quan đến chuyển hóa glucose Protein mục tiêu (PDB id) Tác động Ligand đồng kết tinh Độ phân giải (Å) Điểm số redocking (kcal.mol -1 ) RMSD (Å) PPAR- (PDB id: 3DZY) Hoạt hóa protein này làm giảm đề kháng insulin góp phần giúp hạ đường huyết (25) . Spermine 3,1 -8,4 9,82 Pyruvat dehydrogenase kinase (PDB id: 4MP2) Hoạt hóa enzym làm tăng quá trình thoái hóa glucose tạo ATP góp phần hạ đường huyết (1) (5-bromo-2,4- dihydroxyphenyl)(1,3- dihydro-2H-isoindol-2- yl)methanon 1,75 -8,0 6,61 Insulin receptor (PDB id: 1IR3) Hoạt hóa receptor insulin giúp hạ đường huyết (10) Sunitinib 2,3 -7,3 3,01 Phosphorylase kinase (PDB id: 2Y7J) Ức chế enzyme làm giảm phóng thích glucose từ đó giảm đường huyết (10) (5-bromo-2,4-dihydroxy- phenyl)(1,3-dihydro-2H- isoindol-2-yl)methanon 2,5 -8,0 9,95 Kênh K + (PDB id: 2WLK) Ức chế kênh sẽ làm giải phóng insulin (10) Anthranilimid 2,8 -6,5 4,23 Glycogen phosphorylase (PDB id: 3DDS) Ức chế glycogen phosphorylase) làm giảm thoái hóa glycogen góp phần làm hạ đường huyết (1) Rosiglitazon 1,8 -9,5 1,44 DPP4 (PDB id: 2QT9) Ức chế DPP4 làm tăng incretin và ức chế tiết glucagon giúp hạ đường huyết (18) (2S,3S)-3-Amino-4-[(3S)-3- floropyrrolidin-1-yl]-N,N- dimethyl-4-oxo-2-(trans-4 [1,2,4]triazolo-[1,5-A]pyridyl- 5-yl-cyclohexyl)butanamid 2,1 -8,4 10,63 α-glucosidase (PDB id: 2QMJ) Ức chế enzym làm ức chế hấp thu glucose tại ruột làm hạ đường huyết (22) Acarbose 1,9 -7,8 5,88 α-amylase (PDB id: 4GQR) Ức chế enzym làm ức chế hấp thu glucose tại ruột dẫn đến hạ đường huyết (22) Myricetin 1,2 -8,1 2,46 Bảng 3: Kết quả redocking của ligand đồng kết tinh với các protein liên quan đến tác động kháng ung thư Protein mục tiêu (PDB id) Tác động Ligand đồng kết tinh Độ phân giải (Å) Điểm số redocking (kcal.mol -1 ) RMSD (Å) Protein thụ thể tăng trưởng biểu bì Tyrosin kinase (EGFR - PDB id: 1M17) Ức chế EGFR giúp ngăn cản ung thư phát triển (24) Erlotinib 2,6 -7,3 6,17 Protein kinase phụ thuộc cAMP (PDB id: 3OVV) Ức chế protein kinase A phụ thuộc cAMP (PKA/cAMP) ngăn sự phát triển của ung thư (4) Acetohydrazid 1,58 -10,5 9,99 Protein Tyrosin kinase Bcr-Ab1 (PDB id: 3CS9) Ức chế Bcr-Abl tyrosin kinase được sử dụng trong điều trị ung thư (4) Nilotinib 2,2 -10,6 8,68 Bảng 4: Năng lượng gắn kết của các ligand trên các protein liên quan đến tác động kháng ung thư (kcal.mol-1) Tên hoạt chất Protein thụ thể tăng trưởng biểu bì Tyrosin kinase (EGFR - PDB id: 1M17) Protein kinase phụ thuộc cAMP (PDB id: 3OVV) Protein Tyrosin kinase Bcr-Ab1 (PDB id: 3CS9) Andorgrapholid -8,8 -8,2 -7,4 Neoandrographolid -8,6 -9,7 -9,1 Dehydroandrographolid -8,6 -9,0 -9,3 Andrograpanin -7,9 -8,7 -9,1 Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019 Nghiên cứu Y học Chuyên Đề Dược 547 Do giá trị RMSD không đạt nên đề tài tiếp tục thực hiện docking 4 chất trên 3 protein mục tiêu này. Kết quả được trình bày ở Bảng 4. Nhận xét trên hai protein với mã PDB id: 3CS9 và PDB id: 3OVV, khả năng gắn kết của các chất là rất tốt: neoandrographolid (-9,7 kcal.mol-1 trên 3OVV) và dehydroandrographolid (-9,3 kcal.mol-1 trên 3CS9). Xét trên cả 4 ligand và 3 protein đề tài chọn để khảo sát, điểm số docking vượt trội nhất là neoandrographolid (-9,7 kcal.mol-1) trên PDB id: 3OVV. Neoandrographolid tương tác với khoang gắn của protein 3OVV chủ yếu ở hai vùng bìa. Các tương tác kỵ nước chủ yếu hình thành giữa protein với cấu trúc diterpenlacton (acid amin Val57, Ala70, Lys72 và Met120). Nhóm thế glucosid trong cấu tạo neoandrographolid có 6 nguyên tử O nhưng chỉ hình thành được 1 liên kết hydro tương đương với dehydroandrographolid (không có nhóm thế glucosid). Vì vậy, trên 3OVV có thể chọn cấu trúc diterpenlacton làm chất khởi nguồn. Tác dụng kháng HIV Hai protein HIV protease (PDB id: 1HVR) và HIV reverse transcriptase (PDB id: 1VRT) được chọn cho redocking. Ức chế hai enzym này dẫn đến ức chế sự phát triển của virus HIV(20). Kết quả redocking (Bảng 5) cho thấy HIV protease (PDB id: 1HVR) có điểm số redocking rất tốt (-14,0 kcal.mol-1), độ phân giải cao (1,8 Å), giá trị RMSD giữa ligand đồng kết tinh và ligand sau redocking rất thấp (RMSD = 0,54 Å) chứng tỏ tính tương thích và khả năng tái tạo dữ liệu của phần mềm trên 1HVR rất tốt. Do đó chọn cấu trúc 1HVR làm protein mục tiêu cho tác động kháng HIV. Phân tích khoang gắn của ligand đồng kết tinh với protein mục tiêu HIV protease cho thấy khoang kín, được bao phủ bởi nhiều acid amin quan trọng. HIV protease và ligand đồng kết tinh hình thành các liên kết hydro được hình thành chủ yếu ở phần giữa khoang gắn (acid amin quan trọng AspA25, AspB25, IleA50 và IleB50) với phần giữa của cấu trúc ligand đồng kết tinh, trong khi đó phần ngoài khoang gắn lại hình thành các tương tác kỵ nước với các acid amin quan trọng AlaA28, AlaB28, IleA47, IleB47, ProA81 và ValA82. Bảng 5: Kết quả redocking của ligand đồng kết tinh với các protein liên quan đến tác động kháng ung thư Protein mục tiêu (PDB id) Ligand đồng kết tinh Độ phân giải (Å) Điểm số redocking (kcal.mol -1 ) RMSD (Å) HIV protease (PDB id: 1HVR) Bis-[naphthyl-methyl]- bis(phenylmethyl)diazepine 1,8 -14,0 0,54 HIV reverse transcriptase (PDB id: 1VRT) Nevirapin 2,2 -10,5 0,37 Kết quả docking 4 chất trên protein HIV protease, cả 4 hoạt chất đều có tiềm năng kháng HIV từ khá tốt đến tốt. Xét trên protein mục tiêu đã chọn neoandrographolid chứng tỏ tiềm năng lớn nhất ức chế HIV protease trong 4 ligand (-9,4 kcal.mol-1), trong khi đó andrographolid (-8,0 kcal.mol-1), dehydroandrographolid (-7,9 kcal.mol-1) và andrograpanin (-7,6 kcal.mol-1). Tuy không hình thành liên kết hydro ở phần giữa khoang gắn như ligand đồng kết tinh nhưng neoandrographolid hình thành được liên kết hydro ở hai đầu khoang gắn với các acid amin quan trọng AspA29 AspA30, AspB29 và AspB30. Điều này có thể giải thích do neoandrographolid có nhóm -OH và =O phân bố chủ yếu ở hai đầu của cấu trúc. Phần giữa khoang gắn neoandrographolid hình thành tương tác kỵ nước với các acid amin quan trọng AlaA28 và IleA50. Vì vậy, neoandrographolid vẫn tạo được năng lượng gắn kết tốt với HIV protease và chứng tỏ tiềm năng lớn ức chế HIV protease. Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019 Chuyên Đề Dược 548 BÀN LUẬN Đề tài tập trung vào phân tích in silico khả năng gắn kết và tương tác của các chất trên các đích tác động khảo sát cho tác dụng hạ đường huyết, kháng ung thư và kháng virus HIV. Kết quả cho thấy các chất đều gắn kết tốt trên các đích tác động với điểm số docking thấp hơn -7 kcal.mol-1, thể hiện tiềm năng rất tốt trong cả 3 tác dụng, bên cạnh andrographolid là một chất được nghiên cứu nhiều. Tác động hạ đường huyết Cao chiết ethanol, cao nước, bột khô của Xuyên tâm liên được chứng minh cho tác dụng tốt trên tác dụng hạ đường huyết trên chuột(11). Tuy nhiên các cơ chế chưa được làm rõ như andrographoid làm giảm sự gia tăng glucose huyết tương thông qua sự gia tăng nồng độ mRNA và protein của chất vận chuyển glucose trong cơ hay do phóng thích insulin từ các tế bào tụy thông qua các kênh kali nhạy cảm ATP, hay do sự ức chế men alpha glucosidase và alpha amylase,.. (11). Do đó, qua kết quả khảo sát khả năng gắn kết trên các đích tác động của tác dụng hạ đường huyết, glycogen phosphorylase có thể là mục tiêu mới. Bốn chất khảo sát thể hiện là các ligand gắn kết và tương tác tốt với glycogen phosphorylase, trong đó neoandrographolid có khả năng gắn kết tốt nhất (-8,2 kcal.mol-1) thông qua các nhóm hydroxy trong nhóm thế glucosid. Đồng thời cũng hình thành các tương tác kỵ nước ở cấu trúc vòng lacton và vòng dicyclohexan với acid amin quan trọng là Tyr75 và Arg310. Tác dụng kháng ung thư thực nghiệm chứng minh các cơ chế kháng ung thư của dịch chiết từ cây Xuyên tâm liên hoặc andrographolid như ức chế sự tăng trưởng của các dòng tế bào khối u khác nhau in vivo với giá trị IC50 khoảng 5-15 µM(23), hay tăng sự biệt hóa tế bào, kích thích sản xuất tế bào lympho T độc tính thông qua sự tăng cường tiết IL-2 và IFN-c bởi tế bào T, hay qua chu kỳ tế bào ở giai đoạn G0/ G1 thông qua cảm ứng protein p27, ức chế tế bào và biểu hiện giảm của kinase phụ thuộc cyclin 4 (CDK4),(23,27). Do đó, 3 mục tiêu khảo sát là phù hợp. Kết quả ở Bảng 4 cho thấy tiềm năng kháng ung thư tốt của 4 chất trên cả 3 mục tiêu. Tuy nhiên, bên cạnh andrographolid, dehydorandrographolid là hoạt chất tiềm năng nhất ức chế thụ thể Tyrosin kinase Bcr- Abl (-9,3 kcal.mol-1); neoandrographolid là hoạt chất tiềm năng nhất ức chế thụ thể của protein kinase A phụ thuộc cAMP (-9,7 kcal.mol-1). Phân tích các tương tác giữa protein và ligand, nhận thấy dehydroandrographolid là hoạt chất tiềm năng nhất trong tác động kháng ung thư với nhiều tương tác với các acid amin của protein trên tyrosin kinase Bcr-Abl (PDB id: 3CS9) nên có thể giữ cấu trúc vòng dicyclohexan và vòng lacton làm chất khởi nguồn cho các bước nghiên cứu tiếp theo. Tác dụng kháng HIV Các nghiên cứu trước đây thực hiện trên andrographolid và cao chiết của cây Xuyên tâm liên cho thấy tác dụng ức chế virus HIV (IC50 là 0,59 µM)(17), tuy nhiên andrographolid và một số dẫn xuất ức chế giai đoạn đầu trên sự hòa nhập màng gián tiếp qua protein màng gp120 với IC50 là 1,7 µM mà không thể hiện tác động trên HIV protease và reverse transcriptase với nồng độ < 50µM(31). Để làm sáng tỏ vấn đề này, đề tài đã khảo sát lại để đánh giá xem các ligand này có khả năng gắn kết trên các mục tiêu này không. Kết quả khảo sát in silico thông qua docking cho thấy cả 4 ligand đều là những chất gắn kết tốt, đặc biệt trên HIV protease với cấu trúc khá tương tự ligand đồng kết tinh (Bis-[naphthyl- methyl]- bis(phenylmethyl)diazepin). Trong đó, neoandrographolid có tiềm năng lớn nhất ức chế HIV protease trong 4 ligand (-9,4 kcal.mol-1). Như vậy, giữa kết quả docking và thực nghiệm chịu ảnh hưởng của nhiều yếu Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019 Nghiên cứu Y học Chuyên Đề Dược 549 tố, chưa thể hiện sự tương quan rõ ràng trong nghiên cứu này. KẾT LUẬN Với 4 chất thuộc nhóm diterpenlacton chiết được từ thực nghiệm, để định hướng cho thử nghiệm sinh học, nghiên cứu in silico theo hướng tác dụng dược lý là cần thiết. Bốn hoạt chất của nhóm diterpenlacton có trong Xuyên tâm liên được khảo sát 3 tác động là hạ đường huyết, kháng ung thư và kháng HIV. Kết quả cho thấy ngoài andrographolid, neoandrographolid là hoạt chất tiềm năng nhất ức chế glycogen phosphorylase (PDB id: 3DDS) và ức chế HIV protease (PDB id: 1HVR); dehydroandrographolid là hoạt chất tiềm năng nhất ức chế tyrosin kinase Bcr-Abl (PDB id: 3CS9) có tác dụng kháng ung thư. Mặc dù một số kết quả in silico và thực nghiệm còn khác nhau, tuy nhiên đề tài cung cấp thông tin cần thiết cho các nghiên cứu tiếp theo trong việc chọn lực chất khởi nguồn từ nhóm diterpenlacton để tối ưu hóa và sử dụng cho các nghiên cứu thử nghiệm sinh học tiếp theo, góp phần tìm ra các thuốc hạ đường huyết, kháng ung thư và kháng virus HIV có nguồn gốc tự nhiên. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Abrimani N (2015). Molecular docking studies of (4Z, 12Z)- cyclopentadecan-4, 12-dienone from Grewia hisuta with some targets related to type 2 diabetes. BioMed Central complementary and alternative medicine 15 (73): pp.1-8 2. Amroyan E, Gabrielian E, Panossian A, Wikman G, and Wagner H, (1999). Inhibitory effect of andrographolide from Andrographis paniculata on PAF-induced platelet aggregation. Phytomedicine, 6 (1): pp.27–31. 3. Banupriya R, Elumalai S, Sangeetha T, (2016). Review on Phytopharmacological activities of Andrographis paniculata (Burm.f.) Nees. International Journal of Pharma and Biology Sciences, 7(4): pp.183-200. 4. Caretta A, Caretta MC (2011). Protein kinase A in cancer. Cancers, 3: pp.913-926. 5. Chang RS, Ding L, Chen GQ, Pan QC, Zhao ZL, Smith KM (1991). Dehydroandrographolide succinic acid monoester as an inhibitor against the human immunodeficiency virus. Proceedings of the Society for Experimental Biology and Medicine, 197(1): pp.59-66 6. Haridas N, Screekumar S, Biju CK (2017). In silico validation of Anti-tuberculosis activity in Andrographis paniculata (Burm.F.) Nees. International Journal of Pharmaceutical Sciences and Drug Research, 9(4): pp.201-209. 7. Hứa Thị Như Cẩm, Trần Công Luận, Huỳnh Thị Kim Loan, Trần Thu Hoa, (2010). Nghiên cứu tác dụng ykháng virus herpes simplex (HSV) của các diterpen lacton từ xuyên tâm liên. Y học Thành phố Hồ Chí Minh, 14(2): tr.142- 146. 8. Huỳnh Văn Hóa, Phùng Văn Trung, và Nguyễn Ngọc Hạnh, (2008). Phân lập andrographolid và neoandrographolid từ cây xuyên tâm liên (Andrographis paniculata Nees). Khoa học 10: tr.25-30. 9. Kamdem ER, Shengmin S, and Ho CT (2002). Mechanism of the Superoxide scavenging activity of Neoandrographolide – A natural product from Andrographis paniculata Nees. Journal of Argricultural and Food Chemistry, 50: pp.4662-4665. 10. Kingsley B, Kumari S, Appian S, Brindha P (2017). In silico Docking Studies on ATP-Sensitive K+ channel, Insulin Receptor and Phosphorylase kinase Activity by Isolated Active Principles of Stereospermum tetragonum. Journal of Young Pharmacist, 9(1): pp.124-126. 11. Komalasari T, Harimurti S (2015). A review on the anti- diabetic activity of Andrographis paniculata (Burm. f.) Nees based in vivo study. International Journal of Public Health Science, 4(4): pp.256-263. 12. Levita J, Nawawi A, Abdul M and Slamet I (2010). Andrographolide: A Review of its Anti-inflamatory Activity via Inhibition of NF-kappaB Activation from Computational Chemistry Aspects. International Journal of Pharmacology, 6(5): pp.569-576. 13. Liu J, Wang ZT and Ji LL (2007). In vivo and in vitro anti- inflammatory activities of Neoandrographolide. The American Journal of Chinese Medicine, 35 (2): pp.317-328. 14. Liu J, Wang ZT, Ge BX, (2008). Andrograpanin, isolated from Andrographis paniculata, exhibits anti-inflammatory property in lipopolysaccharide induced macrophage cells through down regulating the p38 MAPKs signaling pathways. International Immunopharmacology, 8: pp.951-958 15. Lữ Thị Kim Chi, Huỳnh Tự Thuật, Nguyễn Ngọc Vinh, (2018). Nghiên cứu phân lập andrographolid làm chất đối chiếu từ cây xuyên tâm liên (Andrographis paniculata (Burm.f.) Nees). Dược học, 58 (3): tr.49-52. 16. Lu WJ, Lee JJ, Chou DS, Jayakumar T, Fong TH, Hsiao G, Sheu JR (2011). A novel role of andrographolide, an NF- kappa B inhibitor, on inhibition of platelet activation: the pivotal mechanisms of endothelial nitric oxide synthase/cyclic GMP. Journal of Molecular Medicine, 89 (12): pp.1261–1273. 17. Mayur MU, Tiyasa D, Rohan SP, Beena B, Vidya MN, Satish KG, Sujata VB (2012). Anti-HIV activity of semisynthetic derivatives of andrographolide and computational study of HIV-1 gp120 protein binding. European Journal of Medicinal Chemistry, 56: pp.368-374. 18. Prajapat R, Ijen B (2016). In-silico Structure Modeling and Docking Studies Using Dipeptidyl Peptidase 4 (DPP4) Inhibitors against Diabetes Type-2. Advances in Diabetes and Metabolism, 4(4): pp.73-84. 19. Reddy VLN, Reddy SM, Ravikanth V, Krishnaiah P, Goud TV, Rao TP, Ram TS, Gonnade RG, Bhadbhade M, Venkateswarlu Y (2005). A new bisandrographolide ether Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019 Chuyên Đề Dược 550 from Andrographis paniculata Nees and evaluation of anti- HIV activity. Natural Product Research, 19 (3): pp.223–230. 20. Sangma C, Nipa JD, Saenbandit K, Nunrium P, Uthayopas P (2005). Virtual Screening for Anti-HIV-1- RT and Anti- HIV-1 PR Inhibitors from the Thai Medicinal Plants Database: A Combined Docking with Neural Networks Approach. Combinatorial Chemistry & High Throughput Sreening, 8(5): pp.417-429. 21. Sharmila R, Subburathinam KM (2013). In silico analysis of Andrographolid against Cancer. International Journal of Pharmaceutical Sciences and Drug Research, 5(2): pp.56-61. 22. Sindhu SN, Vaibhavi K, Anshu M (2013). In vitro studies on alpha amylase and alpha glucosidase inhibitory activities of selected plant extracts. European Journal of Experimental Biology, 3(1): pp.128-132. 23. Sriram R, Kumar RA, Dhanvathri SD, Chitkala S, Rajagopalan R (2003). Andrographolide, a potential cancer therapeutic agent isolated from Andrographis paniculata. Journal of Experimental Therapeutics and Oncology 3: pp.147- 158. 24. Stamos J, Sliwkowski MX, Eigenbrot C (2002). Structure of the Epidermal Growth Factor Receptor Kinase Domain Alone and in complex with a 4-Anilinoquinazoline Inhibitor. The Journal of Biological Chemistry, 48(277), pp.46265-46272. 25. Stephanie NL, Joep BR, David RB (2010). Virtual Screening as a Technique for PPAR Modulator Discovey. Peroxisome Proliferator-Activated Receptor Research, pp.1-10. 26. Stephen TA, Pierette B, MarkBicket JD, Luke CH (2009). Anthranilimide based glycogen phosphorylase inhibitors for the treatment of type 2 diabetes. Biooganic & Medicinal Chemistry Letters, 19: pp.1117-1182. 27. Thanasekaran J, Hsieh CY, Lee JJ, and Sheu JR (2013). Experimental and clinical pharmacology of Andrographis paniculata and its major bioactive phytoconstituent Andrographolide. Evidence-based complementary and Alternative Medicine pp.1-17. 28. Trivedi NP, Rawal UM (2001). Hepatoprotective and antioxidant property of Andrographis paniculata (Nees) in BHC induced liver damage in mice. Indian Journal of Experimental Biology, 39 (1): pp.41–46. 29. Trott O, Olson AJ (2010). AutoDock Vina: improving the speed and accuracy of docking with a new scoring function, efficient optimization and multithreading. Journal of Computational Chemistry, 31(2): pp.455–461. 30. Xia YF, Ye BQ, Li YD, Wang JD, He XJ, Lin X, Yao X, Ma D, Slungaard A, Hebbel RP, Key NS, Geng JG (2004). Andrographolide attenuates inflammation by inhibition of NF-B activation through covalent modification of reduced cysteine 62 of p 50. Journal of Immunology, 173 (6): pp.4207– 4217. 31. Yu BC, Hung CR, Chen WC, and Cheng JT (2003). Antihyperglycemic effect of andrographolide in streptozotocin-induced diabetic rats. Planta Medica, 69 (12): pp.1075–1079. Ngày nhận bài báo: 18/10/2018 Ngày phản biện nhận xét bài báo: 01/11/2018 Ngày bài báo được đăng: 15/03/2019