Tài liệu Nghiên cứu mô hình Docking và Qsar trên các chất đối kháng thụ thể Estrogen: Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019 Nghiên cứu Y học
Chuyên Đề Dược 747
NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH DOCKING VÀ QSAR
TRÊN CÁC CHẤT ĐỐI KHÁNG THỤ THỂ ESTROGEN
Trần Thành Đạo*, Lê Minh Trí*, Thái Khắc Minh*
TÓM TẮT
Mở đầu và mục tiêu: Hiện nay 2/3 số phụ nữ ung thư vú có yếu tố nhạy cảm với thụ thể estrogen và
cần estrogen cho sự phát triển khối u vì vậy các thuốc đối kháng thụ thể estrogen là rất cần thiết trong điều
trị ung thư vú. Mô hình QSAR được sử dụng để phát triển mô hình dự đoán của các chất đối kháng thụ thể
estrogen và tìm ra thuốc mới. Mô hình docking phân tử được thực hiện để cung cấp những tương tác giữa
các chất đối kháng thụ thể estrogen với các khoang gắn kết tương ứng.
Đối tượng - Phương pháp nghiên cứu: Tổng cộng có 120 chất đối kháng thụ thể estrogen in vitro
được thu thập và tiến hành xây dựng 2D QSAR bằng phần mềm MOE. Quá trình docking được thực hiện
bằng phần mềm FlexX/ LeadIT lên thụ thể estrogen alpha mã pdb 3ERT. Kết quả docking ...
9 trang |
Chia sẻ: Đình Chiến | Ngày: 11/07/2023 | Lượt xem: 297 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Nghiên cứu mô hình Docking và Qsar trên các chất đối kháng thụ thể Estrogen, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019 Nghiên cứu Y học
Chuyên Đề Dược 747
NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH DOCKING VÀ QSAR
TRÊN CÁC CHẤT ĐỐI KHÁNG THỤ THỂ ESTROGEN
Trần Thành Đạo*, Lê Minh Trí*, Thái Khắc Minh*
TÓM TẮT
Mở đầu và mục tiêu: Hiện nay 2/3 số phụ nữ ung thư vú có yếu tố nhạy cảm với thụ thể estrogen và
cần estrogen cho sự phát triển khối u vì vậy các thuốc đối kháng thụ thể estrogen là rất cần thiết trong điều
trị ung thư vú. Mô hình QSAR được sử dụng để phát triển mô hình dự đoán của các chất đối kháng thụ thể
estrogen và tìm ra thuốc mới. Mô hình docking phân tử được thực hiện để cung cấp những tương tác giữa
các chất đối kháng thụ thể estrogen với các khoang gắn kết tương ứng.
Đối tượng - Phương pháp nghiên cứu: Tổng cộng có 120 chất đối kháng thụ thể estrogen in vitro
được thu thập và tiến hành xây dựng 2D QSAR bằng phần mềm MOE. Quá trình docking được thực hiện
bằng phần mềm FlexX/ LeadIT lên thụ thể estrogen alpha mã pdb 3ERT. Kết quả docking được phân tích
nhờ kết hợp điểm số docking và các mô hình tương tác.
Kết quả: Mô hình 2D QSAR các chất đối kháng thụ thể estrogen dựa trên 7 thông số mô tả phân tử
của 120 chất được xây dựng và đánh giá với kết quả R2 = 0,58 và RMSE = 0,47. Mô hình này được sử dụng
để sàng lọc trên dữ liệu các chất từ bài thuốc cổ truyền Trung Hoa (TCM) và tìm ra được 41 chất có IC50 dự
đoán nhỏ hơn 1 μM. Kết quả mô hình docking khẳng định rằng khả năng gắn kết tốt của các chất đối kháng
thụ thể estrogen với các khoang gắn kết tương ứng.
Kết luận: Mô hình 2D QSAR trên các chất đối kháng thụ thể estrogen được xây dựng và ứng
dụng dự đoán chất đối kháng thụ thể estrogen mới. Kết quả nghiên cứu mô hình QSAR và docking có
thể sử dụng để xác định cấu trúc có khả năng đối kháng thụ thể estrogen nhằm mục đích tìm ra những
thuốc mới trị ung thư vú.
Từ khóa: thụ thể estrogen, đối vận estrogen, QSAR, ung thư vú, docking.
ABSTRACT
QSAR AND MOLECULAR DOCKING STUDIES ON ESTROGEN RECEPTOR ANTAGONISTS
Tran Thanh Dao, Le Minh Tri, Thai Khac Minh
* Ho Chi Minh City Journal of Medicine * Supplement of Vol. 23 - No 2- 2019: 747-755
Introduction: Currently two thirds of women with breast cancer have sensitive factors estrogen
receptor and estrogen retaled to tumor growth. Therefore, estrogen receptor antagonists are essential for the
treatment of breast cancer. QSAR modeling is used to develop predictive models of estrogen receptor
antagonists and to design new novels. Molecular docking approach is applied to give the insight interaction
between estrogen receptor antagonist with the corresponding receptor.
Materials and methods: A total of 120 compounds with estrogen receptor antagonists in vitro were
collected and carried out 2D QSAR using MOE. The docking procedure was carried out by FlexX/LeadIT
on estrogen alpha receptor pdb code 3ERT. The results were subjected to analysis based on the combination
of docking scores and interactive models.
Results: 2D QSAR model based on 7 descriptors of 120 compounds of estrogen receptor antagonist
*Khoa Dược, Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh
Tác giả liên lạc: PGS. TS. Thái Khắc Minh ĐT: 0909680385 Email: thaikhacminh@uphcm.edu.vn
Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019
Chuyên Đề Dược 748
was built and validation results with R2 = 0.58 and RMSE = 0.47. The QSAR model was used for screening
on Traditional Chinese Medicine Database (TCM) and resuted in 41 compounds with IC50 < 1 μM.
Molecular docking results indicated that good binding ability of estrogen receptor antagonist with binding
site of estrogen alpha receptor.
Conclusion: 2D QSAR on estrogen receptor antagonist was developed and used for prediction new
estrogen receptor antagonists. The results of QSAR and molecular docking models could be used for
identifing novels as estrogen receptor antagonist, which aims to find out breast cancer drugs.
Key words: estrogen receptor, estrogen antagonist, QSAR, breast cancer, docking.
MỞ ĐẦU
Ung thư vú là một căn bệnh hay gặp và
chiếm tỷ lệ tử vong hàng đầu trong số các ung
thư của nữ giới ở nhiều nước trên thế giới(11).
Ở phụ nữ sau mãn kinh, estrogen nội sinh
đóng vai trò quan trọng trong tiến trình phát
triển các tế bào ung thư vú. Hiện nay, hai
phần ba số phụ nữ ung thư vú phụ thuộc vào
hormon, estrogen và sự phát triển khối u phụ
thuộc vào nồng độ estrogen. Vì vậy, liệu pháp
điều trị hormon là phù hợp cho những đối
tượng bệnh nhân này để ngăn cản việc sản
xuất estrogen giúp cho sự phát triển của tế bào
ung thư vú. Trong liệu pháp nội tiết, có 2
nhóm chính để ngăn cản hoạt động của các
hormon này: nhóm đối kháng estrogen, và
nhóm ức chế aromatase(11,13,15,27). Nhóm đối
kháng thụ thể estrogen can thiệp trực tiếp vào
hoạt động của estrogen tại các receptor
estrogen được chia làm hai phân nhóm: Nhóm
điều hòa chọn lọc thụ thể estrogen (SERMs) và
nhóm đối kháng thụ thể estrogen hoàn toàn.
SERMs vẫn còn nhiều hạn chế vì bên cạnh
kháng estrogen ở tế bào vú còn có tác dụng
giống estrogen trên các tế bào ở một số bộ
phận cơ thể, bao gồm màng trong tử cung,
xương và lipid máu. Hiện nay, nhóm đối
kháng thụ thể estrogen hoàn toàn trên tất cả
các cơ quan chỉ có một chất duy nhất
fulvestrant với nhiều ưu điểm vượt trội. Do
đó, thiết kế thêm nhiều phân tử thuốc có tác
dụng đối kháng thụ thể estrogen toàn diện là
vấn đề được đặt ra(11). Chính vì vậy, việc xây
dựng mô hình QSAR để dự đoán mối liên
quan giữa cấu trúc và tác động chất đối kháng
thụ thể estrogen– để ứng dụng trong sàng lọc
số lượng lớn các chất sẵn có trong ngân hàng
dữ liệu, định hướng thiết kế và tổng hợp
nhằm mục đích giải thích cơ chế tác động toàn
diện của nhóm đối kháng estrogen. Từ đó tìm
ra những chất đối kháng estrogen có vai trò
ứng dụng trong việc giảm độc tính, tăng tính
chọn lọc và tăng hiệu quả của các thuốc trong
điều trị ung thư vú phụ thuộc vào hormon là
rất cần thiết. Nghiên cứu mô hinh docking và
QSAR của các chất đối kháng thụ thể estrogen
được thực hiện nhằm đạt các mục tiêu: (i)
Nghiên cứu khả năng gắn kết giữa chất đối
kháng estrogen với thụ thể estrogen alpha; (ii)
Tập hợp cơ sở dữ liệu các chất đối kháng
estrogen từ đó xây dựng mô hình QSAR giúp
dự đoán hoạt tính đối kháng estrogen; (iii)
Xây dựng mô hình mô tả phân tử docking các
dẫn chất đối kháng estrogen; (iv) Ứng dụng
sàng lọc ảo trên ngân hàng cơ sở dữ liệu.
ĐỐI TƯỢNG - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Mô hình QSAR
Cơ sở dữ liệu gồm 120 dẫn chất có khả
năng đối kháng thụ thể estrogen ứng dụng
trong điều trị ung thư vú như: dẫn chất
triphenylethylen, benzothiophen, acid bronic,
benzoxepin được tập hợp từ các bài báo
khoa học(1,3-9,12,14,16-18,20-22, 24-29). Tập dữ liệu này
được chia thành hai tập là tập xây dựng mô
hình (96 chất) và tập ngoại (24 chất) theo
phương pháp phân chia đa dạng. Tập xây
dựng gồm 96 chất trong đó chỉ có 5 chất gây
nhiễu, tập xây dựng còn lại 91 chất được sử
dụng để xây dựng mô hình QSAR trung gian.
Quá trình xây dựng 2D QSAR bằng phần mềm
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019 Nghiên cứu Y học
Chuyên Đề Dược 749
MOE 2008.10 (www.chemcomp.com). Từ 184
thông số mô tả 2D trong MOE, 7 thông số mô
tả được giữ lại sau khi lọc bằng phần mềm
Rapid Miner 5 (rapidminer.com), Microsoft
Excel và Weka 3.6
(www.cs.waikato.ac.nz/ml/weka) gồm
BCUT_PEOE_2, rings, PEOE_VSA_0,
PEOE_VSA_1, PEOE_VSA_FNEG,
Q_VSA_FPPOS, SlogP_VSA4. Chi tiết về thông
số mô tả phân tử tham khảo tại
www.chemcomp.com.
Mô hình docking
Quá trình docking được thực hiện bởi
FlexX tích hợp trong phần mềm LeadIT
(www.capterra.com) trên thụ thể estrogen
alpha với mã pdb là 3ERT(23) được tải từ ngân
hàng cơ sở dữ liệu protein (Protein Data Bank
www.rcsb.org). Kết quả được phân tích nhờ
kết hợp điểm số docking và các mô hình
tương tác từ chức năng Ligand Interaction
trong phần mềm MOE.
KẾT QUẢ
Mô hình 2D-QSAR các chất đối kháng thụ
thể estrogen alpha
Kết quả mô hình QSAR xây dựng từ 91
chất đối kháng thụ thể estrogen alpha từ 7
thông số mô tả phân tử (ý nghĩa thông số
tham khảo tại www.chemcomp.com) có giá trị
Q2 = 0,57. Kết quả trình bày ở Bảng 1. Kết quả
đánh giá nội cho thấy phương trình đạt mức
độ tương quan (R2 = 0,54 > 0,5), độ sai lệch
trung bình giữa giá trị thực nghiệm và giá trị
dự đoán đạt (RMSE = 0,47 < 0,5). Đánh giá Roy
trên tập xây dựng cho thấy phương trình là
phương trình tốt trong dự đoán. Đánh giá Roy
đạt ở cả hai thông số và ∆ (19). Ngoài ra,
đánh giá thông qua hệ số tương quan phù hợp
CCC = 0,82 khá gần giá trị 0,85 cho thấy
phương trình có sự thống nhất giữa giá trị
thực nghiệm và các giá trị của tập ngoại.
Toàn bộ tập dữ liệu 115 chất bao gồm 91
chất từ tập xây dựng và 24 chất từ tập đánh
giá ngoại được gộp chung để xây dựng mô
hình QSAR hoàn chỉnh với 7 thông số mô tả
đã được lựa chọn từ quá trình xây dựng mô
hình QSAR trung gian. Mô hình QSAR hoàn
chỉnh sau khi xây dựng xong được tiến hành
đánh giá bằng các giá trị RMSE 0,5;
Q2>0,4; hệ số tương quan phù hợp CCC và
đường giới hạn 95%. Các thông số đánh giá
của mô hình QSAR hoàn chỉnh được thể hiện
trong Bảng 1. Theo đánh giá Roy, mô hình đạt
ở giá trị r
2
m (r
2
m = 0,59 > 0,5) và ở giá trị ∆
(∆ = 0,19 < 0,2)(19). Đánh giá thông qua hệ số
tương quan phù hợp CCC = 0,84 khá gần với
0,85 là giá trị CCC lý tưởng cho một mô hình
QSAR. Giá trị dự đoán của các chất hầu như
đều nằm trong khoảng 95% dự đoán đúng của
mô hình Hình 1.
Bảng 1: Các giá trị đánh mô hình QSAR trung gian và hoàn chỉnh
Mô hình trung gian
pIC50 = 5,40168 – 1,83747*BCUT_PEOE_2 + 1,08391 * rings – 0,27872*PEOE_VSA-0 – 1,39092*PEOE_VSA-1 +
0,61128*PEOE_VSA_FNEG + 1,35856*Q_VSA_FPPOS – 1,05237*SlogP_VSA4
N RMSE R
2
Q
2
(LOO)
Q
2
(L-20%-O) r
2
m
∆ R2Y ngẫu nhiên
CCC
Tập xây
dựng
91 0,47 0,54 0,57 0,60 0,58 0,44 0,51 0,14 0,16 -
Tập kiểm
tra
24 0,41 0,60 - - 0,70 0,56 0,63 0,14 - 0,82
Mô hình hoàn chỉnh
pIC50= 5,3647 – 1,71615*BCUT_PEOE_2 + 1,06326*rings - 0,15598*PEOE_VSA-0 - 1,28079*PEOE_VSA-1 +
0,45023*PEOE_VSA_FNEG + 1,22996*Q_VSA_FPPOS - 0,98501*SlogP_VSA4
Toàn tập 115 0,47 0,58 0,55 - 0,69 0,50 0,59 0,19 - 0,84
Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019
Chuyên Đề Dược 750
Hình 1: Đồ thị tương quan giá trị pIC50 thực nghiệm và pIC50 dự đoán từ mô hình QSAR hoàn chỉnh của
toàn tập dữ liệu các chất đối kháng thụ thể estrogen từ mô hình
Mô hình mô tả phân tử docking các chất đối
kháng thụ thể estrogen alpha
Tổng cộng 100/120 chất(1,3-9,12,14,16-18,20-22,24-29)
dock thành công vào khoang gắn kết của
3ERT(23), điểm số docking đa số nằm trong
khoảng -10 đến -30 kJ/mol. Phân tích kết quả
docking, nhận thấy đa số cấu trúc này đều
tương tác với các acid amin Cys530, Arg394,
Gly521, Glu353, His524. Các acid amin trên
chủ yếu tạo liên kết hydro với nhóm thế
hydroxyl hoặc ceton, còn một số acid amin
như Arg378, Phe448, Trp624 góp phần tạo
liên kết kỵ nước với các vòng phenyl và dây
nối carbon. Khoang gắn kết của 3ERT có
dạng hình ống, miệng khoang tương đối
nhỏ 10-12 Å, các chất gắn kết chủ yếu nằm
gọn trong khoang (Hình 2). Các ligand gắn
kết với khoang bằng các liên kết chủ yếu là
các liên kết hydro, liên kết van der Waals. Sự
có mặt của các nhóm thân nước làm tăng số
lượng các liên kết giữa ligand và vùng gắn
kết của thụ thể estrogen alpha nâng đáng kể
điểm số docking (càng âm) của phân tử.
Hình 2: Cấu trúc khoang gắn kết của 3ERT
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019 Nghiên cứu Y học
Chuyên Đề Dược 751
Đối với các chất docking thành công vào
khoang gắn kết của 3ERT các kiểu gắn kết với
thụ thể estrogen (3ERT) được minh họa trên
Hình 3 với đại diện chất APCLS_2013_346_4b
(pIC50 = 7,465) và AP64_2014_419_11 (pIC50 = 4,95,
Hình 4) có điểm số docking lần lượt là -20,03
kJ/mol và -9,29 kJ/mol. Qua đánh giá nhận
thấy, ở cấu trúc APCLS_2013_346_4b, sự xuất
hiện của nhóm thế thân nước OH làm tăng số
lượng các liên kết giữa ligand và vùng gắn kết
của thụ thể estrogen alpha nâng đáng kể điểm
số docking (càng âm) của phân tử. Cụ thể là
điểm số docking của APCLS_2013_346_4b
(pIC50 = 7.465) là -20,03 kJ/mol trong khi đó
điểm số docking của AP64_2014_419_11 là -
9,29 kJ/mol.
Hình 3: Mô hình tương tác APCLS_2013_346_4b trên 3ERT
Hình 4: Mô hình tương tác của AP64_2014_419_11 trên 3ERT
Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019
Chuyên Đề Dược 752
Ứng dụng của mô hình QSAR và mô hình
docking
Mô hình 2D QSAR trên toàn tập dữ liệu
về các chất đối kháng thụ thể estrogen được
ứng dụng để phân loại các chất có hoạt tính
đối kháng thụ thể estrogen alpha trên thư
viện 57.423 chất phân lập từ các bài thuốc cổ
truyền Trung Hoa (Traditional Chinese
Medicine database TCM tcm.cmu.edu.tw)
cho sàng lọc thuốc in silico. Luật 5 Lipinski
được áp dụng trên thư viện trước khi dùng
các mô hình QSAR sàng lọc và thu được
18.669 chất. Để áp dụng được các mô hình
QSAR trong sàng lọc cần khoanh vùng các
chất có thông số mô tả nằm trong khoảng
giá trị của các thông số mô tả phân tử được
sử dụng để xây dựng mô hình. Tiếp tục sàng
qua mô hình 2D QSAR trên toàn tập dữ liệu
các chất ức thụ thể estrogen thu được 41
chất có giá trị pIC50 trên thụ thể estrogen
alpha >6; IC50<1 µM.
Sau khi dùng luật 5 Lipinski, mô hình
được áp dụng để dự đoán hoạt tính đối
kháng thụ thể estrogen alpha của một số
dẫn chất có chứa nhân triphenylethylen,
benzothiophen, acid bronic, benzoxepin để
tìm ra những dẫn chất có tiềm năng nhất
trên điều trị ung thư vú. Kết quả đã dự đoán
được 41 chất từ các cấu trúc của các dẫn chất
trong tập ứng dụng có kết quả pIC50 dự
đoán tốt >6 (IC50 < 1 µM). Tiến hành docking
trên tập 41 chất này cho ra điểm số docking
vào vùng gắn kết thụ thể estrogen alpha
khoảng -4 đến -20 kJ/mol. Kết quả cho thấy
các mô hình 2D QSAR sẽ bị hạn chế trong
việc ứng dụng để dự đoán các chất vì phải
đảm bảo thư viện các chất trong tập ứng
dụng phải có thông số nằm trong khoảng
giới hạn thông số mô tả được dùng để xây
dựng mô hình, nghĩa là chỉ dự đoán được
các cấu trúc giống hoặc gần giống với các
chất dùng để xây dựng mô hình. Cấu trúc
của các dẫn chất trong tập ứng dụng có kết
quả pIC50 dự đoán tốt (>6) từ mô hình và có
điểm số docking vào vùng gắn kết thụ thể
estrogen alpha thu được sau quá trình sàng
lọc, trình bày trong Bảng 2.
Bên cạnh đó, xu hướng điều trị ung thư
vú hiện nay cho thấy việc sử dụng 2 thuốc
với 2 cơ chế ức chế aromatase và đối kháng
thụ thể estrogen sẽ giúp tăng tác dụng điều
trị và kéo dài thời gian sống của bệnh nhân
do đó việc tìm ra 1 cấu trúc mà có thể tác
động trên cả 2 cơ chế này thì sẽ tạo ra được
bước tiến mới trong điều trị ung thư vú. Do
đó, nghiên cứu tiếp tục sử dụng mô hình 2D
QSAR trên toàn tập dữ liệu về các chất đối
kháng thụ thể estrogen được ứng dụng để
dự đoán các chất có hoạt tính đối kháng thụ
thể estrogen alpha trên thư viện là tập dữ
liệu của các chất ức chế enzym aromatase.
Kết quả ứng dụng trên mô hình trên tập
ứng dụng là các chất ức chế enzym
aromatase dữ liệu cho thấy các giá trị pIC50
dự đoán về hoạt tính đối kháng thụ thể
estrogen là rất tốt. Có 31 chất trong tập ứng
dụng này có pIC50 dự đoán trên hoạt tính
đối kháng thụ thể estrogen lớn hơn 7, trong
đó có 4 chất pIC50 dự đoán trên hoạt tính đối
kháng thụ thể estrogen lớn hơn 7 đồng thời
có pIC50 thực nghiệm trên hoạt tính ức chế
aromatase cũng lớn hơn 7.
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019 Nghiên cứu Y học
Chuyên Đề Dược 753
Bảng 2: Một số chất có khả năng đối kháng thụ thể estrogen alpha trong thư viện sàng lọc
Công thức pIC50 dự đoán
Điểm số
docking
kJ/mol
Công thức
pIC50 dự
đoán
Điểm số
docking
kJ/mol
N
O
O
OH
6,256 -12,47
N
H
O
O O
O
N
H
6,043 -10,34
N
N
6,189 -13,85
O
OH
N
O
6,035 -8,94
OH
O
OH
OH
OH
OO
O
6,174 -10,03 O
O
O
O
OO
OH
6,032 -11,02
O
O
O
O
O
O
6,123 -9,94
O
OH
OH
OH
OH O
6,030 -11,22
N
O
O
6,108 -20,03
O
N
N
O OH
O
O
6,020 -9,25
O
N
O
O
O
6,102 -4,89
O
OOH
OH
OH
OOH
6,017 -9,19
OO
OH
O
OH
O
O
6,098 -7,27
N O
O
O
O
6,013 -6,98
OH
OH
O
O
N
6,062 -12,15
BÀN LUẬN
Trong các thông số mô tả quan trọng của
mô hình gồm PEOE_VSA_0, PEOE_VSA_1,
PEOE_VSA_FNEG, Q_VSA_FPPOS,
SlogP_VSA4 liên quan tới diện tích bề mặt
phân tử và điện tích từng phần phân tử. Ngoài
ra mô hình còn có thông số mô tả rings cho
thấy sự tăng số lượng vòng cũng góp phần
làm tăng hoạt tính sinh học của dẫn chất. Tuy
nhiên nếu đưa vào quá nhiều vòng cồng kềnh
Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019
Chuyên Đề Dược 754
sẽ làm giảm hoạt tính do làm diện tích bề mặt
phân tử tăng quá lớn. Mô hình có độ sai lệch
trung bình giữa giá trị thực nghiệm và giá trị dự
đoán là 0,47<0,5. Như vậy mô hình đạt yêu cầu
để ứng dụng dự đoán trên cơ sở chấp nhận
khoảng sai lệch pIC50 khoảng 0,47 (ứng với giá trị
RMSE = 0,47) so với giá trị thực nghiệm.
Kết quả trình bày ở Bảng 2 cho thấy đa
số các chất có giá trị pIC50 tốt sau quá trình
sàng lọc có cấu trúc gồm nhiều vòng benzen
nối nhau, nhiều nhóm OH, và có dị vòng
của oxi với cấu trúc gần giống với cấu trúc
của các phytoestrogen. Đa số các
phytoestrogen nằm trong một nhóm các
chất có nhân phenol có tên là các flavonoid.
Một số nghiên cứu cho thấy, phụ nữ ở các
nước dùng nhiều phytoestrogen có thể có
nguy cơ ung thư vú thấp hơn(2,10,30). Hình 5
thể hiện tương tác điển hình của chất điển
hình trong nhóm sàng lọc được trong
khoang gắn kết của thụ thể estrogen alpha
(PDB: 3ERT). Chúng tạo được nhiều liên kết
với các acid amin quan trọng như Leu525,
Trp383 đồng thời tạo nhiều liên kết van der
Waals với khoang gắn kết.
Những kết quả trên một lần nữa cho
thấy mô hình đã dự đoán đúng và đề xuất
thêm việc triển khai các nghiên cứu trên các
chất tiềm năng này theo hướng tập trung
vào công thức các dẫn chất có chứa nhân là
dị vòng oxi và nhân phenol để tìm thêm
được nhiều chất đối kháng thụ thể estrogen
tốt hơn
Từ kết quả trên, nghiên cứu đề xuất
thêm việc triển khai các nghiên cứu lâm
sàng trên các chất trên để xác định hoạt tính
sinh học đối kháng thụ thể estrogen để có
thể tìm ra một thuốc điều trị ung thư vú tối
ưu tác động trên cả 2 cơ chế là ức chế enzym
aromatase và đối kháng thụ thể estrogen.
Bên cạnh đó nghiên cứu cũng đề xuất thêm
việc thiết kế một thuốc điều trị ung thư vú
với cả 2 cơ chế trên theo mô hình kết nối
(hybrid).
Hình 5: Tương tác của chất điển hình trong nhóm
sàng lọc được trong khoang gắn kết của thụ thể
estrogen alpha (PDB: 3ERT).
KẾT LUẬN
Xây dựng được mô hình 2D QSAR dự
đoán hoạt tính đối kháng thụ thể estrogen (R2
= 0,58; RMSE = 0,47). Docking các chất đối
kháng thụ thể estrogen từ đó thấy được
những liên kết giữa acid amin và ligand điển
hình và khả năng gắn kết của các chất trong
tập dữ liệu. Nghiên cứu đưa ra 41 cấu trúc có
hoạt tính đối kháng thụ thể estrogen alpha in
silico tốt (pIC50 > 6) trong tập 57.423 chất của cơ
sở dữ liệu TMC.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Abdelgawad MA, Belal A, Omar HA, Hegazy L, Rateb ME.
(2013). Synthesis, Anti-Breast Cancer Activity, and
Molecular Modeling of Some Benzothiazole and
Benzoxazole Derivatives. Arch Pharm, 346(7):534-41.
2. Anandhi Senthilkumar H, Fata JE, Kennelly EJ (2018).
Phytoestrogens: The current state of research emphasizing
breast pathophysiology. Phytother Res, 32(9):1707-1719.
3. Archana S, Geesala R, Rao NB, Satpati S, Puroshottam G,
Panasa A, Dixit A, Das A, Srivastava AK (2014).
Development of constrained tamoxifen mimics and their
antiproliferative properties against breast cancer cells. Bioorg
Med Chem Lett, 25: 680-4.
4. Awasthi M, Singh S, Pandey VP, Dwivedi UN (2015). Molecular
docking and 3D-QSAR-based virtual screening of flavonoids as
potential aromatase inhibitors against estrogen-dependent breast
cancer. J Biomol Struc Dyn, 33(4):804-19.
5. Barrett I, Meegan MJ, Hughes RB, Carr M, Knox AJ,
Artemenko N, Golfis G, Zisterer DM, Lloyd DG (2008).
Synthesis, biological evaluation, structural–activity
relationship, and docking study for a series of benzoxepin-
derived estrogen receptor modulators. Bioorg Med Chem,
16:9554–9573.
6. Bonfield K1, Amato E, Bankemper T, Agard H, Steller J,
Keeler JM, Roy D, McCallum A, Paula S, Ma L (2012).
Development of a new class of aromatase inhibitors: Design,
synthesis and inhibitory activity of 3-phenylchroman-4-one
(isoflavanone) derivatives. Bioorg Med Chem, 20:2603–2613.
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019 Nghiên cứu Y học
Chuyên Đề Dược 755
7. Brueggemeier RW, Hackett JC, Diaz-Cruz ES (2005).
Aromatase inhibitors in the treatment of breast cancer.
Endocrinol Rev, 26:331-345.
8. Caporuscio F, Rastelli G, Imbriano C, Del Rio A (2011).
Structure-Based Design of Potent Aromatase Inhibitors by
High-Throughput Docking. J Med Chem, 54:4006–4017.
9. Dai Y, Wang Q, Zhang X, Jia S, Zheng H, Feng D, Yu P (2010).
Molecular docking and QSAR study on steroidal compounds as
aromatase inhibitors. Eu J Med Chem, 45:5612-5620.
10. Douglas CC, Johnson SA, Arjmandi BH (2013). Soy and its
isoflavones: the truth behind the science in breast cancer.
Anticancer Agents Med Chem, 13(8):1178-87.
11. Dutta U, Pant K (2008). Aromatase inhibitors: Past, present
and future in breast cancer therapy. Med.Oncol. 25:113-124.
12. Ferlin MG, Carta D, Bortolozzi R, Ghodsi R, Chimento A,
Pezzi V, Moro S, Hanke N, Hartmann RW, Basso G, Viola G
(2012). Design, synthesis and SARs of
azolylmethylpyrroloquinolines as non steroidal aromatase
inhibitors. J Med Chem, 56:7536-5.
13. Fontham ET, Thun MJ, Ward E, Portier KM, Balch AJ,
Delancey JO, Samet JM (2009). American Cancer Society
perspectives on environmental factors and cancer. CA
Cancer J Clin, 59:343-351.
14. Ghorab MM, Bashandy MS, Alsaid MS (2014). Novel
thiophene derivatives with sulfonamide, isoxazole,
benzothiazole, quinoline and anthracene moieties as
potential anticancer agents. Acta Pharm, 64:419–431.
15. Ian E, Smith MD, Dowsett M (2003). Aromatase Inhibitors
in Breast Cancer. Drug Ther, 348: 2431-2442.
16. Jackson T, Woo LW, Trusselle MN, Purohit A, Reed MJ,
Potter BV (2008). Non-Steroidal Aromatase Inhibitors Based
on a Biphenyl Scaffold: Synthesis, in vitro SAR, and
Molecular Modelling. ChemMedChem 3: 603 – 618.
17. Narayana BL, Pran Kishore D, Balakumar C, Rao KV, Kaur
R, Rao AR, Murthy JN, Ravikumar M (2012). Molecular
Modeling Evaluation of Non-Steroidal Aromatase
Inhibitors. Chem Biol Drug Des, 79:674–682.
18. Neves MA, Dinis TC, Colombo G, Sá e Melo ML (2007).
Combining Computational and Biochemical Studies for a
Rationale on the Anti-Aromatase Activity of Natural
Polyphenols. ChemMedChem. 2:1750–1762.
19. Ojha PK, Mitra I, Das RN, Roy K (2011). Further exploring
rm2 metrics for validation of QSPR models. Chemomet Intell
Lab Sys, 107: 194-205.
20. Pingaew R, Prachayasittikul V, Mandi P, Nantasenamat C,
Prachayasittikul S, Ruchirawat S, Prachayasittikul V (2015).
Synthesis and molecular docking of 1,2,3-triazole-based
sulfonamides as aromatase inhibitors. Bioorg Med Chem,
23:3472-80
21. Recanatini M, Cavalli A, Valenti P (2002), Nonsteroidal Aromatase
Inhibitors: Recent Advances. Med Res Rev, 22(3):282–304.
22. Shi DF, Bradshaw TD, Chua MS, Westwell AD, Stevens
MF (2001). Antitumour Benzo-thiazoles. Part 15: The
Synthesis and Physico-Chemical Properties of 2-(4-
Aminophenyl) benzo-thiazole Sulfamate Salt Derivatives.
Bioorg Med Chem Lett, 11:1093–1095.
23. Shiau AK, Barstad D, Loria PM, Cheng L, Kushner PJ, Agard
DA, Greene GL (1998). The structural basis of estrogen
receptor/coactivator recognition and the antagonism of this
interaction by tamoxifen. Cell, 95: 927-937.
24. Smith RA, Chen J, Mader MM, Muegge I, Moehler U, Katti
S, Marrero D, Stirtan WG, Weaver DR, Xiao H, Carley W
(2002). Solid-Phase Synthesis and Investigation of
Benzofurans as Selective Estrogen Receptor Modulators.
Bioorg Med Chem Lett, 12: 2875–2878.
25. Sreekanth V, Bansal S, Motiani RK, et al. (2013). Design,
Synthesis, and Mechanistic Investigations of Bile acid-
Tamoxifen Conjugates for Breast Cancer Therapy. Bioconj
Chem, 24(9):1468-84.
26. Stefanachi A, Favia AD, Nicolotti O, Leonetti F, Pisani L,
Catto M, Zimmer C, Hartmann RW, Carotti A (2011).
Design, Synthesis, and Biological Evaluation of Imidazolyl
Derivatives of 4,7-Disubstituted Coumarins as Aromatase
Inhibitors Selective over 17-r-Hydroxylase/C17-20 Lyase. J.
Med. Chem. 54:1613–1625.
27. Suvannang N, Nantasenamat C, Isarankura-Na-Ayudhya C,
Prachayasittikul V (2011) Molecular Docking of Aromatase
Inhibitors. Molecules, 16: 3597-3617.
28. Woo LW, Bubert C, Sutcliffe OB, Smith A, Chander SK, Mahon
MF, Purohit A, Reed MJ, Potter BV. (2007). Dual Aromatase-
Steroid Sulfatase Inhibitor. J Med Chem, 50:3540-3560.
29. Xie H, Qiu K, Xie X (2014). 3D QSAR Studies, Pharmacophore
Modeling and Virtual Screening on a Series of Steroidal
Aromatase Inhibitors. Int. J. Mol. Sci, 15:20927-20947.
30. Ziaei S, Halaby R (2017). Dietary Isoflavones and Breast
Cancer Risk. Medicines (Basel), 4:E18
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
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- nghien_cuu_mo_hinh_docking_va_qsar_tren_cac_chat_doi_khang_t.pdf