Tài liệu Nghiên cứu khả năng gắn kết của các chất trên các enzyme chống stress oxy hóa

BỘ Y TẾ ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP. HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG GẮN KẾT CỦA CÁC CHẤT TRÊN CÁC ENZYME CHỐNG STRESS OXY HÓA Mã số: ………………….. Chủ nhiệm đề tài: TS. Nguyễn Thụy Việt Phương Tp. Hồ Chí Minh, 09/ 2018 . BỘ Y TẾ ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP. HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG GẮN KẾT CỦA CÁC CHẤT TRÊN CÁC ENZYME CHỐNG STRESS OXY HÓA Mã số:……………………. Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) TS. Nguyễn Thụy Việt Phương Tp. Hồ Chí Minh, 09/ 2018 . ĐHYD-TV/QT.12/BM.02 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc GIẤY THỎA THUẬN Về việc cho phép HTTV số hóa, công khai và khai thác dữ liệu điện tử toàn văn Tên tôi là: Nguyễn Thụy Việt Phương Là tác giả tài liệu: Nghiên cứu khả năng gắn kết của các chất trên enzym chống stress oxy hóa. Loại tài liệu: bài báo cáo cho đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Tôi và Hệ thống Thư viện Đại học Y Dược thành phố Hồ Chí Minh thỏa thuận nội dung như sau: 1. Tôi hoàn toàn đồng ý cho phép Hệ thống Thư viện số hóa, công khai và khai thác dữ liệu điện tử toàn văn tài liệu trên đây nhằm mục đích phục vụ nghiên cứu khoa học, giảng dạy và học tập trong Nhà trường. 2. Tôi cam kết sẽ không có bất kỳ khiếu nại nào liên quan đến tài liệu trên. Nếu sai, tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật./. Thành phố Hồ Chí Minh, ngày …. tháng …. năm …… Người nộp tài liệu (ký, ghi rõ họ tên) Nguyễn Thụy Việt Phương . Danh sách thành viên tham gia nghiên cứu đề tài 1. TS. Nguyễn Thụy Việt Phương 2. Sinh viên Nguyễn Lê Nhật Tân 3. Sinh viên Đinh Thị Oanh . ii Mục lục Trang 1. Mở đầu 1 2. Tổng quan 3 2.1. Stress oxy hóa 3 2.2. Enzym liên quan đến quá trình chống stress oxy hóa 4 2.3. Saponin 6 2.4. Nghiên cứu thuốc mới dựa trên tiếp cận in silico 7 3. Phƣơng pháp nghiên cứu 11 3.1. Đối tượng nghiên cứu 11 3.2. Phần cứng và phần mềm 11 3.3. Quá trình gắn kết phân tử (molecular docking) 12 4. Kết quả và bàn luận 16 4.1. Xác định enzym mục tiêu và vị trí gắn kết của ligand 16 4.2. Đánh giá phương pháp docking 16 4.3. Khảo sát tương tác của các chất trên peroxiredoxin 5 16 4.4. Chọn lựa chất gắn kết tiềm năng cho thử nghiệm chống stress 21 oxy hóa 5. Kết luận và đề nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục . 23 iii Danh sách các bảng STT Tên bảng Trang 2.1 Các loại ROS và RNS khác nhau được sản xuất trong tế bào 3 2.2 Cấu trúc 4 loại saponin của nhân sâm 7 3.1 Cấu trúc các nhóm dẫn xuất của saponin 13 4.1 Vị trí gắn kết được lựa chọn trên peroxiredoxin 5 (Pdb id : 1HD2) 16 4.2 Năng lượng gắn kết (kcal.mol-1) của các chất thuộc nhóm Ocotillol trên 17 enzym 1HD2 4.3 Năng lượng gắn kết (kcal.mol-1) của các chất thuộc nhóm 18 của các chất thuộc nhóm 20 Protopanaxadiol trên enzym 1HD2 4.4 Năng lượng gắn kết (kcal.mol-1) Protopanaxatriol trên enzym 1HD2 4.5 Năng lượng gắn kết (kcal.mol-1) tốt nhất của một số hợp chất với enzym 1HD2 . 21 iv Danh sách các hình STT Tên hình và sơ đồ 4.1 (A) Vina-ginsenoside R5 gắn vào trong enzyme peroxiredoxin 5. Trang 17 (B) Tương tác giữa Vina-ginsenoside R5 với Peroxiredoxin 5 thông qua liên kết hydro với Ile119, Arg127, Thr147 và tương tác kỵ nước với Phe120. 4.2 (A) Vina-ginsenoside R3 tương tác với enzyme peroxiredoxin 5 qua liên 19 kết hydro với Asn76, Arg124, Thr147 và tương tác kỵ nước với Ile119. (B) Tương tác giữa Vina-ginsenoside Rb2 với Peroxiredoxin 5 thông qua liên kết hydro với Gly46, Thr147. 4.3 Tương tác giữa 20-Ginsenoside Rh1 và enzyme peroxiredoxin 5: liên kết 21 hydro giữa ligand và acid amin Thr44, Gly46, Arg127 và Thr147 (đường đứt khúc) và tương tác kỵ nước với Leu116, Ile119 và Phe120. 4.4 (A) Cấu trúc Ginsenoside Rh1 và thông số dựa trên quy luật Lipinski. (B) Tương tác giữa Ginsenoside Rh1 với Peroxiredoxin 5 . 22 v Từ viết tắt Từ viết tắt Tên đầy đủ Ala Alanin Arg Arginin Asn Asparagin Asp Aspartic acid ATP Adenosine triphosphat BH4 Tetrahydrobiopterin CADD Computer-Aided Drug Discovery CYP2E1 Cytochrome P4502E1 Cys Cystein DNA Deoxyribonucleotide acid eNOS Endothelial nitric oxide synthase FAD Flavin adenin dinucleotide FMN Flavin mononucleotide Gln Glutamin Glu Glutamic acid Gly Glycin HBA Hydrogen Bond Acceptor (Nhóm nhận liên kết hydro) HBD Hydrogen Bond Donor (Nhóm cho liên kết hydro) His Histidin Ile Isoleucin Leu Leucin Lys Lysin Met Methionin NADP+ Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate NP Nucleoprotein . vi Phe Phenylalanin Pro Prolin RMSD Root Mean Square Deviation (căn bậc hai của bình phương độ lệch trung bình) RNA Ribonucleotide acid rRNA Ribosomal ribonucleotide acid Ser Serin Thr Threonin tRNA Transfer ribonucleotide acid Trp Tryptophan Tyr Tyrosin Val Valin . vii THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƢỜNG 1. Thông tin chung Tên đề tài: Nghiên cứu khả năng gắn kết của các chất trên enzym chống stress oxy hóa - Mã số: - Chủ nhiệm đề tài: TS. Nguyễn Thụy Việt Phương - Điện thoại: 0919 52 07 08 - Đơn vị quản lý về chuyên môn (Khoa, Tổ bộ môn): Email: [email protected] Bộ môn Công Nghệ Thông Tin Dược – Khoa Dược –ĐH Y Dược Tp.HCM - Thời gian thực hiện: 09/2016 đến 09/2017 2. Mục tiêu - Xác định enzym mục tiêu liên quan đến quá trình chống stress oxy hóa. - Chọn lọc chất có khả năng gắn kết tốt trên enzym. 3. Nội dung chính ‒ Xác định enzym đóng vai trò quan trọng trong quá trình chống stress oxy hóa. ‒ Khảo sát khả năng gắn kết cho các chất trong nhóm Ocotillol (20 chất), Protopanaxadiol (11 chất) và Protopanaxatriol (15 chất) trên enzym vừa tìm được thông qua phương pháp gắn kết phân tử (molecular docking). ‒ Nhận dạng các chất gắn kết tốt cho từng nhóm chất để chọn lọc chất tiềm năng cho thử nghiệm chống stress oxy hóa. 4. Kết quả chính đạt đƣợc (khoa học, đào tạo, kinh tế-xã hội, ứng dụng, ...) - Enzym là mục tiêu tác động đóng vai trò quan trọng trong quá trình stress oxy hóa. - Khả năng gắn kết trên enzyme của các chất có tác dụng chống stress oxy hóa. - Chất có tiềm năng chống stress oxy hóa. . 1 1. MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, ứng dụng máy tính để h trợ cho nghiên cứu và phát triển thuốc như tìm kiếm chất khởi ngu n, định hướng cho tổng hợp và thiết kế thuốc mới, hay trong sàng lọc các chất dựa trên các mô hình in silico (sàng lọc ảo),…đã thu hút rất nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học trong và ngoài nước. Các k thuật như mô ph ng sự tương tác thông qua việc gắn kết phân tử (molecular docking) hay mô hình các điểm gắn kết pharmacophore, liên quan giữa cấu trúc và tác dụng, là những công cụ quan trọng giúp cho việc sàng lọc nhanh hàng loạt các hợp chất để từ đó đề xuất các chất khởi ngu n hay các hợp chất tiềm năng cho tổng hợp hóa dược ho c thử nghiệm sinh học [1 . L nh vực này đã giúp giảm thời gian, chi phí, tăng hiệu quả và định hướng cho nghiên cứu [1 . Thuật ngữ stress oxy hóa được sử dụng để mô tả tình trạng mất cân b ng giữa việc tạo ra các gốc tự do và các chất chống oxy hóa trong cơ thể [2 . Các gốc tự do là các nguyên tử, các phân tử ho c ion với các electron tự do ở dạng oxy, nitơ hay lưu hu nh có hoạt tính (reactive oxygen species, reactive nitrogen species, reactive sulfur species) [2 . Gốc tự do không bền và có xu hướng phản ứng hóa học với các phân tử khác. Việc tạo ra quá nhiều các gốc tự do có thể dẫn đến stress oxy hoá và làm tổn thương tế bào [2 . N ng độ các gốc tự do tăng lên có thể do thuốc, hay sự biểu hiện quá mức của các enzym sản sinh ra các gốc tự do, bức xạ ion hóa, c ng như sự thiếu hụt các enzym chống oxy hoá [3 . Stress oxy hóa liên quan đến nhiều bệnh phổ biến như bệnh tim mạch, suy thoái thần kinh, tiểu đường, ung thư, gây tử vong cho hàng triệu người m i năm [2]. Chất chống oxy hóa có vai trò như một hệ thống phòng vệ chính của cơ thể chống lại độc tính gián tiếp của các gốc tự do thông qua việc bắt giữ các gốc tự do. Các chất chống oxy hóa nội sinh trong cơ thể như các protein (ferritine, transferrine, albumin, ) hay các enzym như superoxid dismutase (SOD), glutathion peroxidase (GPx), catalase (CAT), ho c các chất chống oxy hóa ngoại sinh như vitamin C, vitamin E, selen, caroten, [2]. Peroxiredoxin là một đại diện của họ enzym peroxidase phụ thuộc thiol, có khả năng làm giảm hydrogen peroxid, alkyl . 2 hydroperoxid, và peroxynitrit [3-4]. Peroxiredoxin 5 (PRDX5) là một thioredoxin peroxidase được tìm ra gần đây hiện diện ở động vật có vú, như trong nhiều tế bào và mô ở người, đóng vai trò quan trọng trong cơ chế bảo vệ stress oxy hóa [3-4]. PRDX5 tham gia vào quá trình loại b các peroxid như H2O2 và trung hòa các gốc oxy tự do, do đó enzym này được xem là một trong những mục tiêu của các hợp chất chống oxy hóa [3-4]. Tác dụng chống oxy hóa của sâm Việt Nam được biết đến qua các nghiên cứu in vitro v in vivo trên saponin có trong sâm Việt Nam như majonoside-R1, majonoside-R2 và vina-ginsenoside-R2 [5-6 , Đây là các triterpene saponins (ginsenoside) có khung dammaran, thuộc các nhóm protopanaxadiol, protopanaxatriol và ocotillol saponins, là thành phần hoạt chất chính có trong sâm [5-6]. Dựa vào các kết quả trên, nghiên cứu này được thực hiện nh m đánh giá tác động chống stress oxy hóa hướng in silico của các hợp chất này thông qua khảo sát tương tác của các dẫn xuất saponin có trong sâm Việt Nam với enzym peroxiredoxin 5 – một trong những enzym liên quan đến quá trình chống stress oxy hóa trong cơ thể, từ đó tìm ra những chất có tiềm năng trong việc chống stress oxy hóa. Mục tiêu của đề tài - Xác định enzyme liên quan đến quá trình chống stress oxy hóa. - Khảo sát tương tác của các chất gắn kết trên enzym chống stress oxy hóa. - Chọn lọc các chất tiềm năng cho thử nghiệm chống stress oxy hóa. . 3 2. TỔNG QUAN 2.1. Stress oxy hóa Stress oxy hóa (Oxidative Stress) là hiện tượng xuất hiện trong cơ thể sinh vật khi có sự mất cân b ng giữa việc sản xuất gốc tự do và hoạt động của các chất chống oxy hóa [2]. Hay nói cách khác, stress oxy hóa xuất hiện khi n ng độ của các dạng hoạt động của oxy, nitơ và lưu hu nh (Reactive Oxygen Species – ROS, Reactive Nitrogen Species - RNS và Reactive Sulfur Species - RSS) cao trong cơ thể [7 . Các ROS, RNS, RSS bao g m các gốc tự do và một số phân tử đ c biệt khác mà trong cấu trúc có chứa các nguyên tử oxy, nitơ, lưu hu nh có khả năng tham gia các phản ứng mạnh do có chứa các electron độc thân hay electron tự do chưa ghép đôi có khuynh hướng oxy hóa các phân tử xung quanh (Bảng 2.1) [7]. Bảng 2.1. Các loại ROS và RNS khác nhau được sản xuất trong tế bào [7]. Gốc tự do ROS RNS O2.- Superoxid H2O2 Hydrogen peroxid OH. Hydroxyl HOCl- Hypochlorous acid RO2. Peroxyl O3 Ozone RO. 1 Singlet oxygen HO2. Hydroperoxyl ONOO- Peroxynitride NO. ONOO- Peroxynitrite ROONO Alkyl peroxynitrites N2O3 Dinitrogen trioxide N2O4 Dinitrogen tetroxide HNO2 Nitrous acid NO2+ Nitronium anion NO- Nitroxyl anion NO+ Nitrosyl cation NO2Cl Nitryl chloride Alkoxyl Nitric oxid NO2. Nitrogen dioxid RSS Không phải gốc tự do Disulfide-S-oxides RS. Thiyl . O2 4 Stress oxy hóa gây ra tổn thương lên các thành phần của tế bào, DNA, protein và lipid trong cơ thể [7] vì các gốc tự do phản ứng rất nhanh với các phân tử xung quanh gây tổn thương và làm thay đổi giá trị sinh học của các đại phân tử sinh học như DNA, protein và lipid [7]. Stress oxy hóa là nguyên nhân dẫn đến nhiều bệnh lý quan trọng như già hóa, rối loạn tim mạch, thần kinh, tiểu đường, và ung thư [8]. Để đánh giá trạng thái stress oxi hóa của cơ thể có thể thực hiện thông qua việc định lượng các chỉ thị sinh học chính của quá trình peroxid hóa lipid, biến đổi DNA hay protein như: malonyldialdehyde (MDA), 4-hydroxynoneal (HNE), 8-OHdG,... Trong đó MDA là một trong số các chỉ thị sinh học được nghiên cứu nhiều nhất và được xem như một chỉ số chính để đánh giá mức độ peroxid hóa lipid [9, 10]. 2.2. Enzym liên quan đến quá trình chống stress oxy hóa Hệ thống các chất chống oxy hóa của cơ thể người được cung cấp bởi hai ngu n: bên trong và bên ngoài. Các chất chống oxy hóa bên trong bao g m các protein (ferritin, transferrin, albumin, protein sốc nhiệt, ) và các enzym chống oxy hóa (superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPx), glutathione-S-transferase (GST), glutathione reductase (GR), catalase (CAT), ) []. Các chống oxy hóa bên ngoài như vitamin C, vitamin E, carotenoid và các hợp chất phenolic, [22]. Chất chống oxy hóa có thể làm giảm tổn thương oxy hóa trực tiếp thông qua phản ứng với các ROS ho c gián tiếp b ng cách ức chế các hoạt động ho c biểu hiện của enzym tạo ra các ROS như NAD(P)H oxidase và xanthine oxidase (XO) ho c b ng cách tăng cường các hoạt động và biểu hiện của các enzym chống oxy hóa như superoxide dismutase ( SOD), catalase (CAT) và glutathione peroxidase (GPX) trong tế bào [48 , - Hệ thống này hoạt động theo các con đường sau [21,58 : Tạo phức làm mất khả năng xúc tác của các kim loại chuyển tiếp (ví dụ: transferin). - Làm gián đoạn các phản ứng lan truyền (ví dụ: α-tocoferol). - Làm giảm n ng độ các gốc tự do hoạt động (ví dụ: glutathion -GPx): Sự ức chế các enzyme sản sinh gốc tự do là một chiến lược đầy hứa hẹn [23 . - Thu dọn các gốc tự do tham gia khơi mào phản ứng (ví dụ: superoxid dismutase SOD). . 5 eNOS là một enzym đóng vai trò quan trọng trong tế bào nội mạc và có khả năng sản xuất cả 2 loại gốc tự do là ROS và RNS gây rối loạn chức năng hệ mạch và các bệnh liên quan. Do đó, sự ức chế eNOS sẽ là một phương pháp hữu ích để điều trị các bệnh trên và đảm bảo sự ổn định chức năng hệ mạch [12]. CYP2E1 là enzym sản sinh ROS dẫn đến sự peroxy hóa lipid, gây chết tế bào, làm tăng tính thấm của hàng rào máu não và sự thoái hóa thần kinh [26]. Sự biểu hiện quá mức của CYP2E1 c ng góp phần gây ung thư vú và ung thư phổi [27, 28]. CYP2E1 là một enzym quan trọng cho quá trình trao đổi chất, xuất hiện ở hầu hết các tế bào trong cơ thể và được điều hòa hoạt động ở một mức độ nhất định. Do đó, sự ức chế CYP2E1 sẽ là một phương pháp hữu hiệu để đảm bảo quá trình trao đổi chất diễn ra ổn định và ngăn ngừa các bệnh kể trên [13]. Peroxiredoxin là một đại diện của họ enzym peroxidase phụ thuộc thiol, có khả năng làm giảm hydrogen peroxide, alkyl hydroperoxid, và peroxynitrit [3-4]. Peroxiredoxin 5 (PRDX5) là một thioredoxin peroxidase mới được tìm ra gần đây hiện diện ở động vật có vú, như trong nhiều tế bào và mô ở người, đóng vai trò quan trọng trong cơ chế bảo vệ stress oxy hóa [3-4 . PRDX5 tham gia vào quá trình loại b các peroxid như H2O2 và trung hòa các gốc oxy tự do, do đó enzym này được xem là một trong những mục tiêu của các hợp chất chống oxy hóa [3-4]. SOD chuyển đổi gốc superoxide thành hydrogen peroxide và oxy phân tử (O2), trong khi catalase và peroxidases chuyển đổi hydrogen peroxide thành nước và trong trường hợp nhất định, catalase chuyển thành oxy và nước. SOD và catalase không cần đ ng yếu tố để hoạt động, trong khi GPx không chỉ đòi h i một số đ ng yếu tố và protein mà còn có năm isoenzyme. Trong hệ thống glutathione, glutathione reductase (GR) và glucose-6-phosphate dehydrogenase (G-6-PD) không tác động trực tiếp lên ROS, nhưng cho phép GPx hoạt động. Có ba enzym SOD được phân loại cao. Mangan superoxide dismutase (MnSOD) mangan được chứa trong ty thể; superoxide dismutase chứa đ ng và kẽm (CuZnSOD) n m trong tế bào chất và hạt nhân và SOD ngoại bào (ECSOD0 được biểu hiện ngoại bào trong một số mô). Các enzym chống oxy hóa khác bao g m catalase, được tìm thấy trong peroxisome và tế bào chất, và GPx, có thể được tìm thấy ở nhiều tiểu tế bào bao g m ti thể và hạt nhân tùy thuộc vào thành viên trong gia đình. Do đó, nhiều dạng của m i enzym này làm giảm stress oxy hóa ở các phần khác nhau của tế bào [7]. . 6 2.3. Saponin Saponin là những glycosid g m một sapogenin (steroid ho c triterpene) gắn với đường. Saponin nhân sâm được gọi là ginsenosid và là thành phần chính tạo nên hoạt tính của nhân sâm [16]. Hầu hết cấu trúc các ginsenosid đều có một khung dammaran steroid với 17 nguyên tử carbon được sắp xếp trong 4 vòng (Bảng 2.2) [5-6]. Theo chương trình đánh giá nhân sâm được tổ chức bởi hội đ ng thực vật M của Austin, Texas, các ginsenosid Rb1, Rb2, Rc, Rd, Re và Rg1 chiếm 90% hàm lượng các chất trong rễ nhân sâm Panax [5-6]. Các ginsenosid là những chất lưỡng cực trong tự nhiên. Khung steroid hình thành các tương tác kỵ nước với các phần kỵ nước của các phân tử khác. Trong khi đó, nhóm hydroxyl -OH gắn với khung steroid cho phép ginsenosid gắn với các phân tử phân cực khác. Các ginsenosid khác nhau về số lượng và vị trí nhóm hydroxyl sẽ có hoạt tính khác nhau [5-6 . Đến nay, hơn 100 ginsenosid được tách chiết từ nhân sâm và hầu hết được xếp vào 4 loại dựa vào khung steroid, số nhóm –OH và phân tử đường gắn vào cấu trúc [5-6 (Bảng 2.3). . 7 Bảng 2.2. Cấu trúc 4 loại saponin của nhân sâm. Loại saponin Ocotillol (Majonosid R1, R2 Cấu trúc ) OH O OH H HO R1 Protopanaxadiol (Các ginsenosid Ra1, R2 OH H Ra2, Ra3, Rb1, Rb2, và Rb3, notoginsenosid R1, R2, Rs1, và Rs2, quinquenosid R1, và malonylginsenosid Rb1, Rb2, Rc, và Rd ) R1 Protopanaxatriol (Các ginsenosid Re, Rf, Rg1, vaf notoginsenosid R1 R2 OH H ) HO R1 Oleanic Acid (Các ginsenosid Ro) H COO-glc R1 2.5. Nghiên cứu thuốc mới dựa trên tiếp cận in silico Quá trình nghiên cứu thuốc cho điều trị một bệnh bất k là một quá trình tốn kém và mất rất nhiều thời gian [8 . Quá trình này bao g m các giai đoạn như từ việc nhận dạng mục tiêu (target identification), nhận dạng các chất gắn kết và ức chế tiềm năng . 8 (hit identification đến lead discovery), biến đổi và tối ưu hóa các chất tiềm năng này (modification and optimization), thử nghiệm sinh học tiền lâm sàng (biological testing hay preclinical trials) và thử nghiệm lâm sang (clinical trials) [2 . Trong những năm gần đây, nghiên cứu thuốc b ng phương pháp in silico được sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới. Với việc tận dụng sự sẵn có của các cấu trúc tinh thể, phương pháp in silico dựa trên cấu trúc (structure-based approach) sử dụng molecular docking và virtual screening được áp dụng để nhận dạng các chất gắn kết tiềm năng (hits) từ dữ liệu cho protein mục tiêu. Các kết quả đạt được từ phương pháp này h trợ rất lớn cho nghiên cứu và phát triển thuốc mới c ng như là nền tảng định hướng cho những nghiên cứu tiếp theo. Ở Việt Nam, ứng dụng phương pháp này vẫn còn là một l nh vực mới và hứa hẹn nhiều tiềm năng cho các nhà khoa học [3, 8]. Gắn kết phân tử (molecular docking) Quá trình gắn kết phân tử (molecular docking) được xem là quá trình mô ph ng việc gắn phân tử nh (small molecules hay còn gọi là ligand) vào trong cấu trúc của đại phân tử (protein hay enzyme) tại vị trí gắn của nó (binding site). Mục tiêu là đạt được sự gắn kết tốt nhất (best-match) cho phức hợp giữa protein và ligand, hay dự đoán chính xác hướng (orientation) và cấu dạng (conformation) của phân tử ligand [8, 24, 31 . Chất nào có giá trị của ái lực gắn kết càng cao, chất đó càng gắn kết ch t vào protein. Đơn vị của ái lực gắn kết là kcal.mol-1 hay kcal.mol.-1 Sàng lọc ảo (virtual screening) Quá trình sàng lọc ảo (virtual screening) được thực hiện dựa trên quá trình gắn kết phân tử docking ho c các phương pháp khác như dựa trên mô hình pharmacophore, mô hình liên quan giữa cấu trúc và tác dụng,... Trong sàng lọc ảo dựa trên docking, các phân tử khảo sát lần lượt được cho gắn kết vào protein. Thông qua giá trị gắn kết của từng chất và các tương tác của chúng với protein để chọn ra các chất có khả năng gắn kết tốt nhất với protein. Thời gian sàng lọc tùy vào dữ liệu hay số lượng các chất sàng lọc c ng như cấu trúc phân tử của các chất. Yêu cầu căn bản khi thực hiện docking: - Cấu trúc protein Protein mục tiêu thường là những enzym có vai trò quan trọng trong quá trình bệnh sinh hay ảnh hưởng trên quá trình t n tại của tế bào. Cấu trúc tinh thể ba chiều (3D. 9 crystal structure) của protein có thể đạt được b ng phương pháp kết tinh nhiễu xạ tia X (X-ray crystallography) hay phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonance, NMR). Hay xác định cấu trúc protein b ng mô hình tương đ ng (Homology modeling) cho những cấu trúc chưa biết dựa trên sự tương đ ng của protein mục tiêu với những protein khác trong cùng nhóm. Độ phân giải của cấu trúc kết tinh c ng là điều quan tâm, thường khoảng 2 angstrom là đạt [8]. Vị trí gắn trên protein: có thể xác định dựa vào các protein được kết tinh với các ligand ho c việc so sánh protein khảo sát với những protein trong cùng gia đình của nó có những chức năng tương tự, hay với các chương trình phát hiện khoang gắn như GRID, POCKET, SurfNet, PASS, và MMC, - Cấu trúc ligand Ligand được lựa chọn cho docking phụ thuộc vào mục tiêu của nghiên cứu. Trong quá trình khám phá thuốc, các ligand được lọc thô dựa trên các tiêu chí như số liên kết có thể xoay được, diện tích bề m t phân cực và luật 5 Lipinski [8, 41]. Các ligand thường được lấy từ các ngu n cơ sở dữ liệu sẵn có như Pubchem (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov), Drugbank (http://www.drugbank.ca) và Chemspider (http://www.chemspider.com),... Hay xây dựng cấu trúc 2D của ligand b ng các phần mềm như ISIS Draw, ChemDraw, Ghemical hay PRODRG, sau đó chuyển sang cấu trúc 3D nhờ các phần mềm chuyển đổi như Open Babel. M t khác, ligand có thể được tách ra từ cấu trúc đ ng kết tinh với protein. - Đánh giá kết quả Khả năng gắn kết của phức hợp protein-ligand được đánh giá b ng điểm số docking (docking score) hay ái lực gắn kết (binding affinity). Năng lượng gắn kết được tính toán dựa trên các liên kết hydro, tương tác ion, tương tác vòng thơm, tương tác kỵ nước giữa các phân tử hợp chất và mục tiêu tác động. Năng lượng gắn kết càng thấp, tức là điểm số docking càng thấp và ái lực gắn kết càng mạnh thì chất đó càng gắn kết tốt vào protein mục tiêu [3, 8]. Đối với tiến trình “re-docking” (tách ligand từ cấu trúc tinh thể của một phức hợp protein-ligand đã biết, r i tiến hành gắn kết ligand trở lại vào protein): phương pháp docking được cho là phù hợp khi giá trị RMSD (root mean square deviation) của cấu dạng ligand sau khi docking so với cấu dạng ban đầu (cấu dạng trong cấu trúc đ ng kết tinh) phải nh hơn ho c b ng 2 Å. Ngh a là, cấu dạng và định hướng không gian của . 10 ligand sau khi re-docking phải trùng lắp với cấu dạng và định hướng không gian của ligand ban đầu trong phức hợp protein-ligand [3, 8]. Tình hình nghiên cứu trong v ngo i nước về stress oxy hóa: Các nghiên cứu tập trung tìm hiểu vai trò của gốc tự do, ROS và đánh giá mức độ stress oxi hóa trên các bệnh ở người, đã được thực hiện trên cả người, động vật, thực vật và vi sinh vật [14-15]. Các nghiên cứu về đánh giá tình trạng stress oxi hóa thông qua xác định n ng độ các chỉ thị sinh học như: MDA, isoprostanes (là sản phẩm oxi hóa của acid arachidonic), oxysterols (là sản phẩm oxy hóa cholesterol [14-15 , .Trong đó, MDA là sản phẩm của quá trình peroxid hóa lipid là chỉ thị sinh học được nhiều nghiên cứu sử dụng nhất. Ở Việt Nam, các nghiên cứu về các chất chống oxi hóa có ngu n gốc tự nhiên, h trợ điều trị và cải thiện sức kh e con người như dùng t i đen, trà xanh, sâm Ngọc Linh và một số thuốc trong liệu pháp chống oxi hóa [11,14-15 , Tuy nhiên, các nghiên cứu về hướng in silico cho quá trình chống stress oxy hóa hiện tại vẫn còn rất ít trên thế giới và trong nước, đ c biệt là thực hiện trên các enzyme chống stress oxy hóa như peroxiredoxin 5, SOD, CAT, . [11, 14-15].