Tổng hợp và thử hoạt tính sinh học của một số dẫn chất acid hydroxamic hướng ức chế enzym histon deacetylase

  • Số trang: 177 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 29 |
  • Lượt tải: 0
nhattuvisu

Đã đăng 26946 tài liệu

Mô tả:

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI ĐÀO THỊ KIM OANH TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT ACID HYDROXAMIC HƯỚNG ỨC CHẾ ENZYM HISTON DEACETYLASE LUẬN ÁN TIẾN SĨ DƯỢC HỌC HÀ NỘI 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI ĐÀO THỊ KIM OANH TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT ACID HYDROXAMIC HƯỚNG ỨC CHẾ ENZYM HISTON DEACETYLASE LUẬN ÁN TIẾN SĨ DƯỢC HỌC CHUYÊN NGÀNH HÓA DƯỢC MÃ SỐ: 62.72.04.03 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Hải Nam GS.TS. Sang-Bae Han HÀ NỘI 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Đào Thị Kim Oanh i LỜI CẢM ƠN Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận được sự giúp đỡ quý báu của các thầy cô giáo, các nhà khoa học thuộc nhiều lĩnh vực cùng đồng nghiệp, gia đình và bạn bè. Đầu tiên, tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành và sự biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Hải Nam, GS.TS. Sang-Bae Han, những người thầy đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu cả ở Việt Nam và Hàn Quốc. Tôi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp tại bộ môn Hóa dược đã ủng hộ, động viên tôi trong quá trình nghiên cứu. Trong thời gian thực hiện luận án, tôi đã nhận được sự phối hợp, giúp đỡ của các cá nhân, đơn vị trong và ngoài trường. Tôi xin chân thành cảm ơn các anh chị Phòng thí nghiệm trung tâm – Trường đại học Dược Hà Nội, Khoa hóa học – Trường đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, Phòng cộng hưởng từ - Viện hóa học – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Phòng khối phổ - Viện hóa học các hợp chất thiên nhiên - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, các bạn nghiên cứu sinh của bộ môn Dược lý, Khoa Dược, Trường đại học Quốc gia Chungbuk (Cheongju, Hàn Quốc). Tôi xin chân thành cảm ơn Đảng ủy, Ban giám hiệu, Phòng đào tạo sau đại học, các bộ môn và phòng ban chức năng – Trường đại học Dược Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian học tập và hoàn thành luận án này. Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới chồng và hai con trai, người thân, bạn bè đã luôn là những người động viên, là động lực giúp tôi phấn đấu hoàn thành luận án. Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn tất cả những sự giúp đỡ quý báu mà mọi người đã dành cho tôi. Đào Thị Kim Oanh ii MỤC LỤC Trang Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục các hình vẽ, sơ đồ ĐẶT VẤN ĐỀ 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 2 1.1. Histon deacetylase 2 1.1.1. Histon acetyltransferase 4 1.1.2. Histon deacetylase 4 1.1.2.1. Phân loại 5 1.1.2.2. Cấu trúc của HDAC và cơ chế phản ứng deacetyl hóa 7 1.1.3. Mối liên quan giữa ung thư và sự bất thường hoạt động của HAT hoặc HDAC 1.2. Các chất ức chế HDAC 10 11 1.2.1. Phân loại 11 1.2.2. Cơ chế tác dụng của các chất ức chế HDAC 14 1.2.3. Cấu trúc của các chất ức chế HDAC 17 1.3. Tình hình nghiên cứu trên thế giới về các chất ức chế HDAC 18 1.3.1. Các peptid vòng 19 1.3.2. Dẫn chất benzamid 20 1.3.3. Các acid béo mạch ngắn 21 1.3.4. Các dẫn chất ceton 22 1.3.5. Các hydroxamat và dẫn chất 22 1.3.5.1. Thay đổi cầu nối 24 1.3.5.2. Thay đổi nhóm khóa hoạt động 29 1.3.5.3. Thay đổi nhóm chức hydroxamic 34 1.4. Các phương pháp tạo liên kết amid và tổng hợp acid hydroxamic 1.4.1. Các phương pháp tạo liên kết amid 39 39 1.4.1.1. Acyl halid 40 1.4.1.2. Acyl azid 41 iii 1.4.1.3. Acylimidazol 41 1.4.1.4. Anhydrid 42 1.4.1.5. Ester 43 1.4.2. Các phương pháp tổng hợp acid hydroxamic 45 1.4.2.1. Tổng hợp acid hydroxamic từ ester 45 1.4.2.2. Tổng hợp acid hydroxamic từ acid carboxylic 45 CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG 47 PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nguyên liệu 47 2.2. Thiết bị 48 2.3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu 49 2.3.1. Nội dung nghiên cứu 49 2.3.2. Phương pháp nghiên cứu 49 2.3.2.1. Phương pháp tổng hợp 49 2.3.2.2. Phương pháp kiểm tra độ tinh khiết 51 2.3.2.3 Phương pháp phân tích cấu trúc 52 2.3.2.4. Phương pháp thử hoạt tính sinh học 53 2.3.2.5. Docking 56 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 57 3.1. Tổng hợp hóa học và phân tích dữ liệu phổ 3.1.1. Các dẫn chất N1-(benzo[d]thiazol-2-yl)-N4-hydroxysuccinamid và N1-(benzo[d]thiazol-2-yl)-N5-hydroxyglutaramid 3.1.1.1. Kết quả tổng hợp 3.1.1.2. Kết quả phân tích phổ của các dẫn chất 3a-f và 5a-f 3.1.2. Các dẫn chất N1-(benzo[d]thiazol-2-yl)-N6-hydroxyadipamid và N1-(benzo[d]thiazol-2-yl)-N8-hydroxyoctandiamid 3.1.2.1. Kết quả tổng hợp 3.1.2.2. Kết quả phân tích phổ của các dẫn chất 7a-f và 9a-h 57 57 57 63 66 66 73 3.1.3. Tổng hợp chất N1-(thiazol-2-yl)-N8-hydroxyoctandiamid (23) 76 3.1.4. Các dẫn chất N1-(benzo[d]thiazol-2-yl)-N4-(3-(hydroxyamino)-3oxopropyl)succinamid và N1-(benzo[d]thiazol-2-yl)-N5-(2-(hydroxy amino)-2-oxoethyl)glutaramid 77 iv 3.1.4.1. Kết quả tổng hợp 77 3.1.4.2. Kết quả phân tích phổ của các dẫn chất 11a-d và 13a-f 82 3.1.5. Các dẫn chất N1-(3-(hydroxyamino)-3-oxopropyl)-N4phenylsuccinamid và N1-(2-(hydroxyamino)2-oxoethyl)-N5-phenyl glutaramid 3.1.5.1. Kết quả tổng hợp 85 3.1.5.2. Kết quả phân tích phổ của các dẫn chất 17a-c, f, h và 20a-h 93 3.1.6. Tổng hợp N1-(4-clorophenyl)-N6-(3-(hydroxyamino)-3-oxopropyl) adipamid (26) 3.2. Hoạt tính sinh học 97 85 102 3.2.1. Tác dụng ức chế HDAC 102 3.2.2. Hoạt tính kháng tế bào ung thư in vitro 105 3.2.3. Hoạt tinh kháng tế bào ung thư in vivo 107 CHƯƠNG 4. BÀN LUẬN 110 4.1. Tổng hợp hóa học 110 4.1.1. Tác nhân acyl hóa là anhydrid acid 110 4.1.2. Tác nhân acyl hóa là acid carboxylic 111 4.1.3. Tác nhân acyl hóa là ester 117 4.2. Khẳng định cấu trúc 118 4.2.1. Phổ hồng ngoại 118 4.2.2. Phổ khối lượng 120 4.2.2.1. Phân tích cụm pic ion phân tử 121 4.2.2.2. Cơ chế phá mảnh của phân tử theo cấu trúc dự kiến 122 4.2.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 126 4.2.3.1. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của các acid hydroxamic mang khung benzothiazol 4.2.3.2. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của các acid hydroxamic mang vòng phenyl 4.2.3.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của acid hydroxamic mang vòng thiazol 4.3. Hoạt tính sinh học 126 134 137 138 4.3.1. Các acid hydroxamic mang khung benzothiazol 138 4.3.2. Các acid hydroxamic mạch alkyl có liên kết amid 143 v 4.3.3. Docking 147 4.3.4. Hoạt tính kháng tế bào ung thư in vivo 148 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 151 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT  (ppm) C-NMR 13 1 H-NMR AcOH ADN AsPC-1 BCL2 CBFb CBP CDI CTPT DCC DCM DMEM DMF DMSO-d6 ESI FBS FDA HAT HATU HDAC HDIs HDLP HMBC HOBt HSQC IC50 IR i J MCF-7 MeOH MOZ Độ dịch chuyển hóa học (phần triệu) Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13 (13C-Nuclear Magnetic Resonance) Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-Nuclear Magnetic Resonance) Acid acetic Acid desoxyribonucleic Dòng tế bào ung thư tụy người B-cell lymphoma 2 Core-binding factor subunit beta Cyclic-AMP response element-binding protein Carbonyl diimidazol Công thức phân tử Dicyclohexyl carbodiimid Dicloromethan Dulbecco’s modified Eagle medium Dimethylformamid Dimethylsulfoxid deutri hóa Ion hóa phun bụi điện tử (Electron Spray Ionization) Huyết thanh bào thai bò (Fetal bovine serum) Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm mỹ Histon acetyltransferase N-[(dimethylamino)-1H-1,2,3-triazol[4,5-b]pyridin-1ylmethylen]-Nmethylmethanaminium hexafluorophosphat Histon deacetylase Các chất ức chế HDAC Histone deacetylase-like protein Phổ tương tác đa liên kết dị nhân 1-hydroxybenzotriazol Phổ tương tác dị nhân qua một liên kết Nồng độ ức chế 50% Phổ hồng ngoại (Infrared Spectrometry) Dịch chuyển điện tích Hằng số tương tác (Hz) Tế bào ung thư vú người Methanol Monocytic leukemia zinc-finger protein vii MS MTT NCI-H460 PBS PC-3 PCl3 PCl5 POCl3 PVDF rH RAR ROS RPMI SAHA SDS-PAGE Sin 3 SMMHC SW620 TSA toC WAF1 ZBG Phổ khối lượng (Mass Spectrometry) 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromid Tế bào ung thư phổi người Đệm phosphat (Phosphat buffered saline) Tế bào ung thư tiền liệt tuyến người Phosphor triclorid Phosphor pentaclorid Phosphor oxyclorid Màng polyvinyliden difluorid Dịch chuyển hydro Receptor acid retinoic Reactive oxygen species Môi trường nuôi cấy tế bào Acid suberoylanilid hydroxamic Gel SDS-PAGE (Sodium dodecyl sulfat polyacrylamid electrophoresis) Protein ức chế phiên mã Tế bào cơ (Smooth muscle myosin heavy chain) Tế bào ung thư đại tràng người Trichostatin A Nhiệt độ nóng chảy Chất ức chế kinase phụ thuộc cyclin Nhóm gắn ion Zn2+ viii gel DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng Trang 1 Bảng 1.1 Phân loại các chất ức chế HDAC 13 2 Bảng 1.2 Các chất ức chế HDAC đã và đang được thử lâm sàng 19 3 Bảng 1.3 Tác dụng ức chế HDAC2 và độc tính tế bào của dẫn chất 28 -alkoxy (AH10) 4 Bảng 3.1 Kết quả phân tích phổ khối của các chất 3a-f, 5a-f 64 5 Bảng 3.2 Kết quả phân tích phổ 1H-NMR của các chất 3a-f, 5a-f 64 6 Bảng 3.3 Kết quả phân tích phổ 13C-NMR của các chất 5a-f 66 7 Bảng 3.4 Kết quả phân tích phổ khối của các chất 7a-f, 9a-h 73 8 Bảng 3.5 Kết quả phân tích phổ 1H-NMR của các chất 7a-f, 9a-h 73 9 Bảng 3.6 Kết quả phân tích phổ 13C-NMR của các chất 7a-f, 9a-h 75 10 Bảng 3.7 Kết quả phân tích phổ khối của các chất 11a-d, 13a-f 82 11 Bảng 3.8 Kết quả phân tích phổ 1H-NMR của các chất 11a-d, 13a-f 83 12 Bảng 3.9 Kết quả phân tích phổ 13C-NMR của các chất 11a-d, 13a-f 85 13 Bảng 3.10 Kết quả phân tích phổ khối của các chất 17a-c, f, h, 20a-h 93 14 Bảng 3.11 Kết quả phân tích phổ 1H-NMR của các chất 17a-c,f,h, 93 20a-h 15 Bảng 3.12 Kết quả phân tích phổ 13C-NMR của các chất 17a-c,f,h, 96 20a-h 16 Bảng 3.13 Tóm tắt kết quả tổng hợp các dẫn chất trong luận án 98 17 Bảng 3.14 Tác dụng ức chế HDAC của các dẫn chất tổng hợp 102 18 Bảng 3.15 Kết quả định lượng tác dụng ức chế HDAC2 của các chất 104 9a-h, 23 19 Bảng 3.16 Kết quả thử hoạt tính kháng tế bào ung thư người in vitro 105 20 Bảng 3.17 Sự thay đổi kích thước và khối lượng của khối u trên chuột 107 ở nhóm thử, nhóm trắng đối chiếu và SAHA 21 Bảng 3.18 Phần trăm thay đổi cân nặng của chuột trong quá trình thí 108 nghiệm 22 Bảng 4.1 Cường độ cụm pic ion phân tử của chất 7a ix 122 TT Tên bảng Trang 23 Bảng 4.2 Dữ liệu các phổ cộng hưởng từ hạt nhân của chất 9g 132 24 Bảng 4.3 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR của chất 23 137 25 Bảng 4.4 Tác dụng ức chế HDAC và độc tính tế bào in vitro của các 140 chất 7a-f 26 Bảng 4.5 Tác dụng ức chế HDAC và độc tính tế bào in vitro của các 141 chất 9a-h 27 Bảng 4.6 Năng lượng liên kết với trung tâm hoạt động của HDAC 147 28 Bảng 4.7 Kết quả ức chế sự phát triển khối u in vivo của chất 9g ở 149 các liều khác nhau với dòng tế bào ung thư PC-3 x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ HÌNH VẼ TT Tên hình Trang 1 Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo nucleosom 3 2 Hình 1.2 HAT và HDAC điều hòa quá trình phiên mã 3 3 Hình 1.3 Phân loại HDAC ở người 7 4 Hình 1.4 Cấu trúc HDAC8 8 5 Hình 1.5 Cấu trúc vị trí hoạt động của HDLP khi liên kết với phần 9 acetyl-lysin của histon (trái) và Trichostatin A (phải) 6 Hình 1.6 Cơ chế phản ứng deacetyl hóa theo Finnin 7 Hình 1.7 Điều hòa sự phát triển và sống sót của tế bào bởi các chất 9 14 ức chế HDAC 8 Hình 1.8 Các chất ức chế HDAC thúc đẩy sự chết tế bào 16 9 Hình 1.9 Công thức cổ điển của HDI và vị trí của HDI trong túi 18 enzym HDAC 10 Hình 1.10 HDIs có cấu trúc peptid vòng 20 11 Hình 1.11 HDIs là các benzamid 21 12 Hình 1.12 HDIs là các acid béo mạch ngắn 21 13 Hình 1.13 HDIs là các dẫn chất ceton 22 14 Hình 1.14 HDIs có cấu trúc hydroxamat 23 15 Hình 1.15 Các dẫn chất N-hydroxy-2-propenamid 24 16 Hình 1.16 a) Các acid biphenyl-4-yl-acrylohydroxamic (AH2); b) 25 Các dẫn chất với cầu nối có hai liên kết đôi (AH3) và dạng khử hóa của AH3 (AH4) 17 Hình 1.17 Một số dẫn chất có liên quan của AH2b 25 18 Hình 1.18 Các dẫn chất amid ngược của SAHA 26 19 Hình 1.19 Các aryloxyalkanoic N-hydroxyamid (AH9) 26 20 Hình 1.20 Cấu trúc của amamistatin A, B 27 21 Hình 1.21 Các dẫn chất -alkoxy của SAHA 27 22 Hình 1.22 Cấu trúc của dẫn chất p-methoxybenzyl ether (AH10) 28 xi TT Tên hình Trang 23 Hình 1.23 Một số dẫn chất -alkyl của SAHA 29 24 Hình 1.24 Các acid phenylthiazol hydroxamic tương tự SAHA 29 25 Hình 1.25 Một số acid phenylthiazol hydroxamic 30 26 Hình 1.26 Các dẫn chất acid biphenyl-hydroxamic 30 27 Hình 1.27 Các acid isoxazol-hydroxamic 31 28 Hình 1.28 ADS100380 32 29 Hình 1.29 Các định hướng tối ưu hóa cấu trúc của ADS102550 32 30 Hình 1.30 Các arylthiophen hydroxamat 33 31 Hình 1.31 Các acid pyridin-thiophen-hydroxamic 33 32 Hình 1.32 Các dẫn chất biphenyl sulfamid 34 33 Hình 1.33 Một số dẫn chất sulfamid khác 34 34 Hình 1.34 Các dẫn chất sulfamid không mang cầu nối amid 35 35 Hình 1.35 Một số dẫn chất trithiocarbonat 35 36 Hình 1.36 Một số trithiocarbonat khác và chất tương tự 36 37 Hình 1.37 Các dẫn chất thiol 36 38 Hình 1.38 Từ disulfid đến KD5170 37 39 Hình 1.39 Sự thủy phân và tạo chelat với Zn2+ của KD5170 37 40 Hình 1.40 a) Tổng hợp amid thông qua tạo ester hoạt hóa; b) Một số 44 alcol hay dùng 41 Hình 3.1 Công thức cấu tạo của 23 77 42 Hình 3.2 Công thức cấu tạo của 26 98 43 Hình 3.3 Hình ảnh khối u của nhóm thử, nhóm trắng đối chiếu và 108 SAHA 44 Hình 4.1 Phản ứng thế ái nhân acyl 110 45 Hình 4.2 Một số hydroxylamin có gắn nhóm bảo vệ 115 46 Hình 4.3 Công thức cấu tạo chung của 51 chất tổng hợp được 118 47 Hình 4.4 Phổ hồng ngoại của chất 5e 120 48 Hình 4.5 Phổ khối lượng của chất 7a 121 49 Hình 4.6 Phổ khối lượng của chất 20f 124 50 Hình 4.7 Phổ 1H-NMR dãn rộng của chất 5a 127 xii TT Tên hình Trang 51 Hình 4.8 Phổ 1H-NMR dãn rộng của chất 9f 128 52 Hình 4.9 a) Phổ 1H-NMR; b) Phổ 13C-NMR của chất 9g 130 53 Hình 4.10 Phổ tương tác đơn lượng tử dị nhân – HSQC của chất 9g 130 54 Hình 4.11 Phổ tương tác đa liên kết dị nhân - HMBC của chất 9g 132 55 Hình 4.12 Phổ 1H-NMR dãn rộng của chất 20f 135 56 Hình 4.13 Ảnh hưởng của từ trường flo lên carbon và hằng số tương 136 tác (J) 57 Hình 4.14 Phổ 13C-NMR dãn rộng của chất 20b 136 58 Hình 4.15 Cấu trúc của TSA và SAHA 138 59 Hình 4.16 Công thức cấu tạo của các acid hydroxamic 3a-f 139 60 Hình 4.17 Các acid hydroxamic 5a-f, 7a-f 139 61 Hình 4.18 Kết quả phân tích Western blot của các chất 7a-f 139 62 Hình 4.19 Cấu trúc các acid hydroxamic 9a-h 140 63 Hình 4.20 Kết quả phân tích Western blot của các chất 9a-f 141 64 Hình 4.21 Tổng hợp các aryltriazolylhydroxamat 27a-d 142 65 Hình 4.22 Cấu trúc của các acid hydroxamic 11a-d và 13a-f 143 66 Hình 4.23 Cấu trúc của các acid hydroxamic 17a-c, f, h và 20a-h 144 67 Hình 4.24 Kết quả phân tích Western blot của một số chất đại diện 144 dãy 13 và 20 68 Hình 4.25 Cấu trúc không gian của SAHA, 17a và 20a 145 69 Hình 4.26 Cấu trúc các acid -lactam-hydroxamic 146 70 Hình 4.27 Cấu trúc chung của các dẫn chất homo-oxa-SAHA 146 71 Hình 4.28 Docking của chất 9g (màu cam), 9h (màu tím hồng) và 148 SAHA (màu xanh lá) với HDAC8 72 Hình 4.29 Sự thay đổi kích thước khối u trung bình của nhóm thử so 149 với SAHA 73 Hình 4.30 Sự thay đổi cân nặng của chuột trong quá trình thí nghiệm xiii 150 SƠ ĐỒ TT Tên sơ đồ Trang 1 Sơ đồ 1.1 Phản ứng tạo liên kết amid trực tiếp 39 2 Sơ đồ 1.2 Phản ứng tạo liên kết amid thông qua acid hoạt hóa 40 3 Sơ đồ 1.3 a) Phản ứng tạo acyl clorid; b) Tổng hợp amid 40 4 Sơ đồ 1.4 Vai trò xúc tác của pyridin 41 5 Sơ đồ 1.5 Tổng hợp amid thông qua tạo acyl azid 41 6 Sơ đồ 1.6 Tổng hợp amid sử dụng tác nhân hoạt hóa CDI 42 7 Sơ đồ 1.7 Tổng hợp amid sử dụng tác nhân hoạt hóa DCC 43 8 Sơ đồ 1.8 Tổng hợp amid sử dụng tác nhân hoạt hóa ethyl 43 cloroformat 9 Sơ đồ 1.9 Tổng hợp amid sử dụng tác nhân BOP 44 10 Sơ đồ 1.10 Tổng hợp một số dẫn chất amid ngược của SAHA 45 11 Sơ đồ 1.11 Tổng hợp acid biaryl hydroxamic 46 12 Sơ đồ 1.12 Tổng hợp các acid phenylthiazol hydroxamic 46 13 Sơ đồ 3.1 Tổng hợp các dẫn chất 3a-f, 5a-f 57 14 Sơ đồ 3.2 Tổng hợp N1-(6-nitrobenzo[d]thiazol-2-yl)-N5- 63 hydroxyglutaramid (5f) 15 Sơ đồ 3.3 Tổng hợp các dẫn chất 7a-f và 9a-h 66 16 Sơ đồ 3.4 Tổng hợp N1-(thiazol-2-yl)-N8-hydroxyoctandiamid (23) 76 17 Sơ đồ 3.5 Tổng hợp các dẫn chất 11a-d và 13a-f 77 18 Sơ đồ 3.6 Tổng hợp các dẫn chất 17a-c, f, h và 20a-h 86 19 Sơ đồ 3.7 Tổng hợp N1-(4-clorophenyl)-N6-(3-(hydroxyamino)-3- 97 oxopropyl)adipamid (26) 20 Sơ đồ 4.1 Tổng hợp các chất trung gian 2a-f, 4a-f, 15a-c, 15f, 15h, 110 18a-h 21 Sơ đồ 4.2 Tổng hợp các acid hydroxamic 3a-f và 5a-f 111 22 Sơ đồ 4.3 Tổng hợp acid hydroxamic 3a-f bằng tác nhân hoạt hóa 112 DCC 23 Sơ đồ 4.4 Vai trò của HOBt trong quá trình tạo ester hoạt hóa xiv 113 TT 24 Tên sơ đồ Sơ đồ 4.5 Tổng hợp 3a-f sử dụng tác nhân hoạt hóa isobutyl Trang 113 cloroformat 25 Sơ đồ 4.6 Tổng hợp 3a-f sử dụng tác nhân hoạt hóa CDI 114 26 Sơ đồ 4.7 Tổng hợp acid hydroxamic 5f 115 27 Sơ đồ 4.8 Tổng hợp các ester trung gian của các dãy chất 7, 9, 11, 116 13, 17, 20 và chất 22 28 Sơ đồ 4.9 Tổng hợp ester trung gian 25 116 29 Sơ đồ 4.10 Tổng hợp các aryltriazolylhydroxamat 117 30 Sơ đồ 4.11 Tổng hợp một số dẫn chất -alkoxy của SAHA 117 31 Sơ đồ 4.12 Cơ chế phản ứng tổng hợp các acid hydroxamic dãy 7, 9, 117 11, 13, 17 và 20, chất 23, 26 từ ester 32 Sơ đồ 4.13 Sơ đồ phá mảnh của chất 7a 123 33 Sơ đồ 4.14 Sơ đồ phá mảnh của chất 20f 125 xv ĐẶT VẤN ĐỀ Những tiến bộ trong các ngành khoa học cơ bản như di truyền học, sinh học phân tử, sinh học tế bào và đặc biệt là sự ra đời của bản đồ gen người đã giúp cho các nhà khoa học có những hiểu biết sâu sắc về khối u ở cấp độ phân tử cũng như các quá trình quyết định sự phát triển của khối u. Do đó, hàng loạt các protein đóng vai trò quan trọng trong ung thư đồng thời cũng là đích mà các thuốc điều trị ung thư hướng tới đã được phát hiện như các protein kinase phụ thuộc cyclin, protein gây ung thư Bcl-2, p53, các farnesyltransferase, histon deacetylase (HDAC), telomerase, STAT…[27]. Nhờ vậy, việc nghiên cứu và phát triển thuốc điều trị ung thư theo phương pháp mới hiện nay, phương pháp thiết kế công thức dựa trên đích tác dụng phân tử, ngày càng đạt được nhiều thành tựu đáng kể. Một trong những đích tác dụng phân tử đang được chú ý hiện nay là các histon deacetylase (HDAC). Nghiên cứu về các HDAC đã xác định hoạt động bất thường của HDAC có liên quan đến nhiều bệnh ung thư. Vì vậy, các chất ức chế HDAC đang trở thành các tác nhân chống ung thư đầy triển vọng. Acid suberoylanilid hydroxamic (Zolinza®, 2006) và depsipeptid (Romidepsin®, 2009) là hai chất ức chế HDAC đã được Cục quản lý thực phẩm và dược phẩm Mỹ (US-FDA) phê duyệt trong điều trị u lympho da tế bào T [21]. Bên cạnh đó, một số chất ức chế HDAC khác cũng đang được nghiên cứu và trải qua các pha thử lâm sàng như NVL-LAQ824, MS-275, CI994, PXD-101...[21,33,65]. Các chất ức chế HDAC được chia thành 5 nhóm dựa theo cấu trúc hóa học, trong đó các dẫn chất acid hydroxamic được các nhà khoa học trên thế giới tập trung nghiên cứu nhiều nhất do cấu trúc đơn giản dễ tổng hợp, hoạt tính ức chế HDAC mạnh. Hội nhập với xu hướng nghiên cứu của thế giới và tìm kiếm chất ức chế HDAC có hoạt tính kháng tế bào ung thư tốt, luận án “Tổng hợp và thử hoạt tính sinh học của một số dẫn chất acid hydroxamic hướng ức chế enzym histon deacetylase” được thực hiện với 2 mục tiêu: 1. Thiết kế và tổng hợp được khoảng 40 - 50 dẫn chất acid hydroxamic mới hướng ức chế HDAC. 2. Thử tác dụng ức chế HDAC và tác dụng kháng tế bào ung thư của các chất tổng hợp được. 1 Chương 1. TỔNG QUAN 1.1. HISTON DEACETYLASE Các nghiên cứu về ung thư đã xác định căn nguyên của bệnh không chỉ do cơ chế di truyền học mà còn do cơ chế di truyền biểu hiện gen. Cơ chế di truyền biểu hiện gen liên quan đến những thay đổi trong quá trình biểu hiện gen mà không ảnh hưởng đến cấu trúc chuỗi ADN. Cơ chế di truyền biểu hiện gen gồm các biến đổi về ADN và histon như sự methyl hóa, acetyl hóa [25,55,71,90]. Những biến đổi này dẫn đến các bất thường của quá trình biểu hiện gen thể hiện ở sự phát triển, sự biệt hóa và sự chết tế bào theo chương trình, kết quả là tăng khả năng biến đổi của tế bào. Cho đến nay, các nghiên cứu đã chứng minh cấu trúc của nhiễm sắc thể là yếu tố quan trọng trong điều hòa quá trình biểu hiện gen [11,22,63,71]. Cấu trúc của nhiễm sắc thể là một phức hợp cấu tạo bởi ADN, các histon và các protein không phải histon [22,40]. Histon là các protein cơ bản giàu acid amin như lysin, arginin, được chia thành 5 nhóm chính (H1, H2A, H2B, H3, H4). Từng cặp của H2A, H2B và H3, H4 cùng nhau tạo nên lõi protein octomer hình đĩa. Lõi protein này được quấn quanh bởi 146 cặp ADN tạo nên nucleosom (hình 1.1) [11,22,63,71,77]. Các nucleosom nối với nhau nhờ phần amino tận của các histon. Bốn cặp histon lõi có 2 phần quan trọng: phần đuôi C nằm bên trong lõi của nucleosom và phần đầu N với acid amin kết thúc là lysin nằm bên ngoài nucleosom [63]. Cấu trúc này chịu ảnh hưởng chính bởi sự biến đổi phần đầu N của histon. Phần đầu N của histon, đặc biệt H3, H4 là nơi diễn ra rất nhiều quá trình biến đổi khác nhau trong phiên mã như acetyl hóa/deacetyl hóa lysin, methyl hóa lysin và arginin, phosphoryl hóa serin và ubiquinin, sumoyl hóa lysin [22,40,71]. Cơ chế của phần lớn các biến đổi trên đều chưa sáng tỏ. So với sự methyl hóa và phosphoryl hóa, dường như sự acetyl hóa phần lõi histon là quá trình biến đổi đã được nghiên cứu và hiểu biết tường tận hơn. Histon có thể tồn tại ở một trong hai dạng đối lập nhau là acetyl hóa hoặc deacetyl hóa. Các enzym đóng vai trò trong sự chuyển đổi này là histon acetyltransferase (HAT) và histon deacetylase (HDAC) [11,22,40,63,71]. Khi xảy ra sự acetyl hóa histon, nhiễm sắc thể sẽ được tháo xoắn và hoạt hóa quá trình phiên mã, trong khi đó deacetyl hóa phần đầu N của histon sẽ làm giảm quá trình phiên mã thông qua sự đóng xoắn nhiễm sắc thể. Nói chung, khi tăng acetyl histon dẫn đến thúc đẩy quá trình phiên mã và ngược lại khi sự acetyl hóa histon giảm làm ngăn cản quá trình phiên mã (hình 1.2) [63,71]. 2 Hình 1.1. Sơ đồ cấu tạo nucleosom [71] Hình 1.2. HAT và HDAC điều hòa quá trình phiên mã [71] * Chú thích: HAT: histon acetyltransferase; HDAC: histon deacetylase; Ac: acetyl. 3
- Xem thêm -