Tài liệu Tổng hợp một số acid hydroxamic mang khung 3 - oxim-isatin hướng tác dụng kháng ung thư

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI NGUYỄN THỊ MƠ TỔNG HỢP MỘT SỐ ACID HYDROXAMIC MANG KHUNG 3-OXIM-ISATIN HƢỚNG TÁC DỤNG KHÁNG UNG THƢ LUẬN VĂN THẠC SĨ DƢỢC HỌC HÀ NỘI 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI NGUYỄN THỊ MƠ TỔNG HỢP MỘT SỐ ACID HYDROXAMIC MANG KHUNG 3-OXIM-ISATIN HƢỚNG TÁC DỤNG KHÁNG UNG THƢ LUẬN VĂN THẠC SĨ DƢỢC HỌC CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ DƢỢC PHẨM VÀ BÀO CHẾ THUỐC MÃ SỐ: 60720402 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Phan Thị Phƣơng Dung PGS.TS. Nguyễn Hải Nam HÀ NỘI 2013 LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình tổng hợp và hoàn thành luận văn tôi đã nhận đƣợc rất nhiều sự giúp đỡ của các thầy cô giáo, gia đình, bạn bè và đồng nghiệp. Đầu tiên, tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới TS. Phan Thị Phƣơng Dung, PGS.TS. Nguyễn Hải Nam, những thầy cô đã tận tâm hƣớng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình làm nghiên cứu tại Bộ Môn Hóa Dƣợc – Trƣờng Đại Học Dƣợc Hà Nội. Tôi xin chân thành cảm ơn toàn thể các thày cô giáo, các anh chị kỹ thuật viên, các bạn sinh viên nhóm nghiên cứu Hóa Dƣợc – Bộ Môn Hóa Dƣợc – Trƣờng Đại Học Dƣợc Hà Nội đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong thời gian tôi làm tổng hợp hóa học tại đây. Trong thời gian thực hiện luận văn, tôi đã nhận đƣợc sự giúp đỡ của các đơn vị, cá nhân trong và ngoài trƣờng. Tôi xin chân thành cảm ơn các anh chị Khoa hóa học – Trƣờng đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, Viện Hóa học – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Viện Hóa hợp chất thiên nhiên – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Trƣờng đại học quốc gia Chungbuk (Cheongju, Hàn Quốc). Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới chồng, gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn bên cạnh động viên tôi, họ là động lực giúp tôi phấn đấu hoàn thành luận văn này. Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu mà mọi ngƣời đã dành cho tôi. Hà Nội ngày 12 tháng 4 năm 2013 Nguyễn Thị Mơ MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG DANH MỤC SƠ ĐỒ ĐẶT VẤN ĐỀ 1 CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN 3 1.1. Histon deacetylase 3 1.1.1. Khái niệm về HDAC 5 1.1.2. Phân loại HDAC 5 1.1.3. Cấu tạo HDAC 7 1.1.4. HDAC và ung thƣ 8 1.2. Các chất ức chế histon deacetylase 10 1.2.1. Phân loại các chất ức chế HDAC 10 1.2.2. Cơ chế tác dụng của các chất ức chế HDAC 16 1.2.3. Liên quan cấu trúc tác dụng của các chất ức chế HDAC 16 1.3. Các phƣơng pháp tổng hợp acid hydroxamic 18 1.3.1. Tổng hợp các acid hydroxamic từ ester 18 1.3.2. Tổng hợp các acid hydroxamic từ acid carboxylic 19 1.4. Các chất ức chế HDAC do nhóm nghiên cứu bộ môn Hóa Dƣợc, đại học Dƣợc Hà Nội thiết kế và nghiên cứu 19 CHƢƠNG 2 - NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1. Nguyên liệu 21 2.2. Thiết bị và dụng cụ 21 2.3. Nội dung nghiên cứu 21 2.3.1. Tổng hợp hóa học 22 2.3.2. Thử tác dụng sinh học của các chất tổng hợp đƣợc 22 2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu 22 2.4.1. Phƣơng pháp tổng hợp hóa học 22 2.4.2. Phƣơng pháp kiểm tra độ tinh khiết và khẳng định cấu trúc 22 2.4.3. Phƣơng pháp thử tác dụng sinh học 23 2.4.4. Kiểm chứng tác dụng của thuốc thông qua docking chất đại diện 25 2.4.5. Đánh giá mức độ giống thuốc của các chất tổng hợp đƣợc 26 CHƢƠNG 3 - THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 27 3.1. Tổng hợp hóa học 27 3.1.1. Tổng hợp các ester trung gian 1a-g 27 3.1.2. Tổng hợp các acid hydroxamic 2a-g 30 3.2. Kiểm tra độ tinh khiết, khẳng định cấu trúc 33 3.2.1. Kiểm tra độ tinh khiết 33 3.2.2. Khẳng định cấu trúc 34 3.3. Kết quả thử hoạt tính sinh học 39 3.3.1. Kết quả thử tác dụng ức chế HDAC 39 3.3.2. Kết quả thử hoạt tính kháng tế bào ung thƣ in vitro 39 3.4. Kết quả docking 40 3.5. Đánh giá mức độ giống thuốc của các chất tổng hợp đƣợc 41 CHƢƠNG 4 - BÀN LUẬN 42 4.1. Hóa học 42 4.1.1. Phản ứng tổng hợp các ester trung gian 1a-g 42 4.1.1. Phản ứng tổng hợp các acid hydroxamic 2a-g 42 4.2. Khẳng định cấu trúc 43 4.2.1. Phổ hồng ngoại 43 4.2.2. Phổ khối 44 4.2.3. Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 46 4.3. Hoạt tính sinh học 50 4.3.1. Tác dụng ức chế HDAC 50 4.3.2. Tác dụng kháng tế bào ung thƣ in vitro 51 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 56 1. Kết luận 56 1.1. Về tổng hợp hóa học và khẳng định cấu trúc 56 1.2. Về hoạt tính sinh học 56 2. Đề xuất 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC PHỤ LỤC CHÚ GIẢI CHỮ VIẾT TẮT  (ppm) : Độ dịch chuyển hóa học (phần triệu) ADN : Acid desoxyribonucleic ALL : Bệnh ung thƣ nguyên bào lympho cấp tính AML : Bệnh ung thƣ bạch cầu dạng tủy cấp tính APL : Bệnh ung thƣ bạch cầu tủy bào cấp tính AsPC-1 : Dòng tế bào ung thƣ tụy ngƣời CDI : Carbonyldiimidazol CLL : Bệnh lympho mãn tính (Chronic lymphocytic leukemia) CTCL : Tế bào lymphoT dƣới da (Cutaneous T cell lymphoma) CTPT : Công thức phân tử 13 : Cộng hƣởng từ hạt nhân 13C C-NMR DCM : Dicloromethan DMF : Dimethyl formamid DMSO : Dimethyl sulfoxid FDA : Cục quản lý thuốc và thực phẩm Mỹ (Food and Drug Administration) EtOH : Ethanol HAT : Histon acetyltranferase HDAC : Histon deacetylase HDIs : Các chất ức chế HDAC (histon deacetylase inhibition) 1 : Cộng hƣởng từ hạt nhân 1H H-NMR IC50 : Nồng độ ức chế hoạt độ tế bào xuống một nửa IR : Phổ tử ngoại J : Hằng số tƣơng tác (Hz) MCF-7 : Tế bào ung thƣ vú ngƣời MeOH : Methanol MTT : 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromid MS : Phổ khối lƣợng NCI-H460 : Tế bào ung thƣ phổi ngƣời NSCLC : Ung thƣ phổi tế bào không nhỏ (Non-smali lung cell) NST : Nhiễm sắc thể PC-3 : Tế bào ung thƣ tiền liệt tuyến ngƣời SAHA : Acid suberoylanilid hydroxamic T0nc : Nhiệt độ nóng chảy TLC : Phƣơng pháp sắc ký lớp mỏng TMS : Tetramethylsilan TSA : Trichostatin A SW620 : Tế bào ung thƣ đại tràng ngƣời DANH MỤC HÌNH VẼ Tên hình Trang Hình 1.1: Cấu trúc của histon trong nucleosom Hình 1.2: Vai trò của cân bằng động giữa HDAC & HAT 3 đối với với sự phiên mã (DMMTs – DNA methyl transferase, HMT – Histon methyltransferase, hình tròn: nhóm methyl, hình tam giác: nhóm acetyl, hình vuông: nhóm methyl trên đuôi histon) 4 Hình 1.3: Phân loại HDAC ở ngƣời 6 Hình 1.4: Cấu tạo trung tâm hoạt động của HDAC 7 Hình 1.5: Vùng ion K+ của HDAC8 8 Hình 1.6: Vai trò sinh học của HDAC trong tế bào ung thƣ 10 Hình 1.7: Một số chất ức chế HDAC đang thử nghiệm trên lâm sàng 12 Hình 1.8: HDIs có cấu trúc peptid vòng 13 Hình 1.9: HDIs là các benzamid 13 Hình 1.10: HDIs là các acid béo mạch ngắn 14 Hình 1.11: HDIs có cấu trúc Hydroxamat 15 Hình 1.12: HDIs là các dẫn chất ceton 16 Hình 1.13: Cơ chế tác dụng trong tế bào của các chất ức chế HDAC 16 Hình 1.14: Cơ chế tác dụng giữa các tế bào của các chất ức chế HDAC 17 Hình 1.15: Cấu trúc chung của một số dãy chất nghiên cứu đã công bố 18 Hình 1.16: Liên quan cấu trúc – tác dụng của các chất ức chế HDAC dẫn chất acid hydroxamic 20 Hình 3.1: Kết quả docking của chất 2a và SAHA với HDAC8 40 Hình 3.2: Kết quả docking của chất 2a và N-(2-aminophenyl)benzamid Hình 4.1: với HDAC2 41 Phổ hồng ngoại của chất 2g 44 Hình 4.2: Phổ khối lƣợng của chất 2c 45 Hình 4.3: Phổ 1H-NMR của chất 2f 47 Hình 4.4: Phổ 1H-NMR dãn rộng của chất 2e 48 Hình 4.5: Phổ 13C-NMR dãn rộng của chất 2f 49 Hình 4.6: Kết quả phân tích Western Blot của các chất 2a-g 50 Hình 4.7: Biểu đồ so sánh tác dụng kháng tế bào SW620 và MCF-7 của các chất 2a-g so với SAHA Hình 4.8: 52 Biểu đồ so sánh tác dụng kháng tế bào AsPC-1 của các chất 2a-g so với SAHA 53 DANH MỤC BẢNG Tên bảng Trang Bảng 1.1: Các chất ức chế HDAC đang thử nghiệm trên lâm sàng 12 Bảng 3.1: Giá trị Rf và Tonc của các acid hydroxamic 2a-g 34 Bảng 3.2: Số liệu phân tích phổ IR của các acid hydroxamic 2a-g 35 Bảng 3.3: Số liệu phân tích phổ MS của các acid hydroxamic 2a-g 36 Bảng 3.4: Số liệu phân tích phổ 1H-NMR của các acid hydroxamic 2a-g 37 Bảng 3.5: Số liệu phân tích phổ 13C-NMR của các acid hydroxamic 2a-g 38 Bảng 3.6: Đánh giá mức độ giống thuốc của các chất 2a-g theo qui tắc Lipinsky 41 Bảng 4.1: Kết quả thử hoạt tính kháng tế bào ung thƣ in vitro của các chất 2a-g 51 DANH MỤC SƠ ĐỒ Tên sơ đồ Trang Sơ đồ 1.1: Tổng hợp acid biaryl hydroxamic 19 Sơ đồ 1.2: Tổng hợp các dẫn chất -alkoxy của SAHA 19 Sơ đồ 3.1: Quy trình tổng hợp chung 27 Sơ đồ 3.2: Quy trình tổng hợp các ester trung gian 1a-g 28 Sơ đồ 3.3: Quy trình tổng hợp các acid hydroxamic 2a-g 30 Sơ đồ 4.1: Phản ứng thế ái nhân acyl 42 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong những thập kỷ gần đây, việc nghiên cứu phát triển thuốc đã có những bƣớc phát triển kỳ diệu. Đặc biệt, nhờ có những tiến bộ trong các lĩnh vực di truyền học, sinh học phân tử… đã mở ra nhiều triển vọng mới cho việc tìm kiếm, phát hiện mục tiêu phân tử thuốc mới. Nghiên cứu chi tiết bản đồ gen ngƣời cho phép xác định đƣợc nhiều enzym, protein, thụ thể khác nhau đóng vai trò quan trọng trong bệnh ung thƣ đồng thời cũng là đích mà các thuốc điều trị ung thƣ hƣớng tới nhƣ histon deacetylase, các protein kinase, telomerase… càng tạo thêm thuận lợi cho việc nghiên cứu phát triển thuốc dựa trên đích tác dụng phân tử. Một trong những đích tác dụng phân tử đang đƣợc quan tâm hiện nay là histon deacetylase (HDAC). Các nghiên cứu về HDAC đã chỉ ra rằng HDAC có liên quan đến nhiều loại bệnh ung thƣ do chúng có thể gây ra những sai khác trong quá trình phiên mã tạo điều kiện cho sự hình thành khối u [26]. Vì vậy, một số nhà khoa học đã và đang tập trung nghiên cứu các chất ức chế HDAC và đã thu đƣợc nhiều kết quả khả quan. Acid suberoylanilid hydroxamid (biệt dƣợc Vorinostat, Zolinza®) là một ví dụ điển hình. Đây là chất ức chế enzym HDAC đầu tiên đã đƣợc FDA cấp phép trong điều trị u lympho tế bào T dƣới da (2006). Chất này là một trong số các chất đƣợc nghiên cứu phát triển từ TSA – là một chất ức chế HDAC tự nhiên cũng có chứa nhóm chức acid hydroxamic trong phân tử. Bên cạnh đó còn có rất nhiều chất khác đang đƣợc nghiên cứu và đƣa vào thử nghiệm lâm sàng [39]. Cùng với hƣớng tiếp cận này, trong thời gian gần đây, nhóm nghiên cứu tại bộ môn Hóa Dƣợc trƣờng Đại Học Dƣợc Hà Nội đã nghiên cứu thiết kế một số dãy chất mang khung benzothiazol với định hƣớng ức chế histon deacetylase [1,2,41]. Trong đó có một dãy dẫn chất với mạch 6 carbon thể hiện hoạt tính rất tốt khi thử độc tính tế bào ung thƣ in vitro [1,2]. Điều này cho thấy các chất ức chế HDAC có chứa nhóm chức acid hydroxamic có triển vọng trong điều trị ung thƣ. Nhằm tiếp tục mở rộng thiết kế tìm kiếm các dẫn chất mới chứa nhóm chức acid hydroxamic, luận văn: “Tổng hợp một số acid hydroxamic mang khung 3-oxim-isatin hướng tác dụng kháng ung thư” đƣợc thực hiện với 2 mục tiêu: 1. Tổng hợp N-hydroxy-7-(3-(hydroxyimino)-2-oxoindolin-1-yl)heptanamid và một số dẫn chất. 2. Thử tác dụng ức chế histon deacetylase và tác dụng kháng tế bào ung thƣ in vitro của các chất tổng hợp đƣợc. CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN 1.1. HISTON DEACETYLASE (HDAC) 1.1.1. Khái niệm HDAC Histon deacetylase là một nhóm các enzym xúc tác quá trình loại bỏ nhóm acetyl từ -N-acetyl lysin amino acid của phần histon làm cho nhiễm sắc thể bị đóng xoắn và ức chế quá trình phiên mã [12,28,50]. Bộ gen của ngƣời đƣợc gói trong nhiễm sắc thể (NST), một phức hợp đại phân tử protein-ADN. NST có cấu trúc động, đƣợc tổ chức cao, bao gồm: ADN, các protein histon và protein không phải histon. Đơn vị cấu trúc cơ bản của NST là nucleosom. Một nucleosom bao gồm 146 cặp base của ADN quấn quanh một lõi histon octamer. Histon octamer bao gồm từng cặp của mỗi H2A, H2B, H3 và H4 (hình 1.1) [3,57]. Hình 1.1: Cấu trúc của histon trong nucleosom Một nucleosom điển hình bao gồm 1octomer hình đĩa của 4 cặp histon (2 cặp của H2A với H2B và 2 cặp của H3 với H4) đƣợc quấn quanh bởi 146 cặp nucleotid (hình 1.1). Đầu amin của histon mang nhiều điện tích dƣơng nên tƣơng tác mạnh với phần phosphat mang điện âm trên phân tử ADN tạo nên cấu trúc nucleosom và các cấu trúc bậc cao hơn của nhiễm sắc thể, quy định quá trình biểu thị gen. Khi histon tích điện dƣơng lớn, tƣơng tác này mạnh làm đóng xoắn nhiễm sắc thể gây ức chế quá trình dịch mã và tổng hợp protein, làm ức chế sự biểu thị của gen. Ngƣợc lại khi tƣơng tác điện tích này yếu nhiễm sắc thể tháo xoắn, quá trình tổng hợp protein diễn ra, đặc tính của gen đựợc biểu hiện thông qua các tính trạng. Quá trình này diễn ra đặc biệt mạnh ở H3 và H4. Việc tích điện dƣơng của histon mạnh hay yếu thông qua quá trình acetyl hóa đầu amin ở phần đuôi của histon. Acetyl hóa trung hòa điện tích dƣơng của histon làm nới lỏng tƣơng tác của nó với ADN trong khi đó deacetyl hóa có tác dụng ngƣợc lại. Trong tế bào, enzym histon acetyltranferase (HAT) và histon deacetylase (HDAC) là 2 enzym điều hòa quá trình acetyl hóa này từ đó quyết định sự biểu hiện của gen [26,52,57] hình (1.2). Hình 1.2: Vai trò cân bằng động giữa HDAC và HAT đối với sự phiên mã (DMMTs - DNA methyl transferase, HMT- histon methyltransferase, hình tròn: nhóm methyl, hình tam giác: nhóm acetyl, hình vuông: nhóm methyl trên đuôi histon) HAT xúc tác chuyển nhóm acetyl từ acetyl coenzym A đến liên kết với nhóm amino của lysin ở phần đầu của histon. Trên histon H3 và H4 sự chuyển đổi xảy ra nhiều hơn [3,6]. Sự acetyl hóa histon làm tháo xoắn nhiễm sắc thể bằng cách trung hòa điện tích dƣơng tại đầu N của histon nên làm giảm ái lực của histon với phần điện tích âm trên ADN. HAT không gắn trực tiếp với ADN mà tạo thành phức hợp với các HAT khác cũng nhƣ với các nhân tố sao chép mã [45] (hình 1.2). 1.1.2. Phân loại HDAC Hiện nay đã có 18 HDAC khác nhau đƣợc biết đến và đƣợc chia thành 4 nhóm [15,42,47]. Các HDAC khác nhau ở tính tƣơng đồng chuỗi, cơ chất đặc hiệu và cofactor phụ thuộc [20,54]. 1.1.2.1. Nhóm I : gồm các loại sau: HDAC1, HDAC2, HDAC3 và HDAC8. Các enzym này có ở phần nhân của nhiều loại tế bào nhƣ nấm men, thực vật, động vật có vú. Ở động vật có vú, các HDAC này đƣợc chia thành 2 phân nhóm HDAC1/2 và HDAC3/8 [3]. Cấu trúc của HDAC1 và HDAC2 có sự tƣơng đồng cao (82%). Phosphorin hóa serin trên HDAC1, HDAC2 điều hòa hoạt động của chúng và tạo nên phức hợp các cofactor khác nhau [17]. HDAC3 có cấu trúc vùng tƣơng tự các HDAC1 và HDAC2, đồng nhất khoảng 68% với HDAC1, HDAC2 ở vùng các acid amin [45]. HDAC8 có chủ yếu ở động vật có xƣơng sống. HDAC8 có 37% tƣơng đồng vùng các acid amin với HDAC3. Hoạt động của HDAC8 giảm khi phosphoryl hóa bởi protein kinase A, trong khi đó HDAC1 và HDAC2 lại hoạt động bởi sự phosphoryl hóa. HDAC8 là HDAC đầu tiên ở động vật có vú xác định đƣợc cấu trúc 3 chiều [48]. 1.1.2.2. Nhóm II: gồm 2 phân nhóm: nhóm IIa (HDAC4, HDAC5, HDAC7, HDAC9) và nhóm IIb (HDAC6, HDAC10). HDAC nhóm II có kích thƣớc phân tử lớn (855-1122 aa) và khác HDAC nhóm I khi tham gia vào quá trình ức chế phiên mã. Các enzym này biểu thị mô đặc trƣng, có khả năng di chuyển giữa bào tƣơng và nhân. Hơn 70% vùng các acid amin của HDAC4, HDAC5 tƣơng đồng với nhau, còn HDAC7 chỉ tƣơng đồng khoảng 57 - 58% với HDAC4, HDAC5. Các HDAC nhóm IIa có tƣơng tác đặc hiệu với yếu tố phiên mã MEF2 (myogenic transcription factor 2)-đóng vai trò quan trọng trong sự biệt hóa cơ. Các HDAC này có thể bổ sung cho nhau để kiểm soát sự điều hòa biệt hóa của quá trình biểu hiện gen trong các giai đoạn khác nhau của sự biệt hóa trong tế bào cơ [45]. HDAC6 và HDAC10 tƣơng đồng khoảng 37% ở vùng acid amin. Chúng có hai vùng xúc tác, tuy nhiên HDAC10 có một vùng xúc tác bị bất hoạt. Một đặc điểm riêng chỉ có ở HDAC6 là sự có mặt của HUB (HDAC6-, USP3- và Brap2-related zinc finger motif) . Đặc điểm này là dấu hiệu cho sự ubiquitin hóa và cho thấy HDAC này thiên về sự thoái hóa. Nghiên cứu in vitro và in vivo đã xác định HDAC6 liên quan chặt chẽ đến các bệnh thoái hóa mô thần kinh nhƣ bệnh Parkinson, bệnh Hutington. HDAC10 có khả năng tƣơng tác với HDAC1-7, nhƣng không tƣơng tác với HDAC6 [11,31,45]. 1.1.2.3. Nhóm III: Các protein điều hoà chuỗi thông tin 2 (SIRT): bao gồm: SIRT 1-7, chúng không liên quan đến các nhóm khác và có ở trong bào tƣơng, ty thể hoặc nhân [45,56]. 1.1.2.4. Nhóm IV: Nhóm này có HDAC11 (chỉ có ở ngƣời). HDAC này có thể bị ức chế bởi trapoxin (dẫn chất của TSA) [31]. HDAC Protein Phân bố Biến đổi sau Liên quan đến trong tế bào phiên mã ung thƣ Hình 1.3: Phân loại HDAC ở người [11] * Chú thích: Hình chữ nhật màu xanh dƣơng là vùng xúc tác đƣợc bảo tồn của HDAC; N: nhân; C: bào tƣơng; Mit: ty thể; Ac: acetyl hóa; P: phosphoryl hóa; S: sumoyl hóa; Ub: ubiquitin hóa. N.D: chƣa xác định. Các HDAC nhóm I, II, IV đƣợc gọi là các HDAC “kinh điển” phụ thuộc vào Zn2+ và bị ức chế bởi các chất tạo phức chelet với Zn2+ nhƣ các acid hydroxamic, thiol... Trong khi đó các HDAC nhóm III lại phụ thuộc vào NAD+ [47,53]. HDAC không chỉ điều hòa các protein histon mà còn ảnh hƣởng đến rất nhiều protein không histon khác. Thuật ngữ các chất ức chế HDAC thƣờng đƣợc dùng cho những chất có mục tiêu phân tử là các HDAC kinh điển và hiện đang đƣợc nghiên cứu trên lâm sàng [3,5] (hình 1.3): 1.1.3. Cấu tạo của HDAC Cho đến nay, bằng phƣơng pháp kết tinh tạo tinh thể và chụp tia X ngƣời ta đã xác định đƣợc cấu trúc 3D của hầu hết các HDAC và các trung tâm xúc tác phản ứng deacetyl của chúng. Điều này giúp cho việc nghiên cứu tƣơng tác của các chất ức chế HDAC bằng việc sơ bộ đánh giá tính tƣơng tác vào trung tâm hoạt động của chúng. Các kết quả này đƣợc ứng dụng trong việc thiết kế cấu trúc của nhiều dãy chất ức chế HDAC mới, đặc biệt là các chất có tác dụng ức chế chọn lọc các HDAC riêng biệt. Về cơ bản các HDAC có cấu trúc trung tâm hoạt động khá giống nhau, chúng đều gồm các phần cơ bản sau (hình 1.4): Hình 1.4: Cấu tạo trung tâm hoạt động của HDAC + Ion Zn2+ là coenzym của HDAC nằm ở trung tâm xúc tác của chúng. Đây là thành phần tham gia liên kết mạnh nhất với phần đuôi histon bằng liên kết phối trí. Thông thƣờng các chất ức chế HDAC liên kết càng mạnh với Zn2+ thì tác dụng ức chế HDAC và độc tính tế bào càng mạnh [25,34]. + Kênh enzym là nơi chứa đựng cơ chất và tham gia liên kết Van der Walls với cơ chất. Kênh này có cấu trúc dạng túi, ở HDAC8 nó có chiều dài khoảng 1,2nm. Nó đƣợc cấu tạo bởi các acid amin thân dầu đặc biệt là các acid amin có nhân thơm nhƣ: Phe, Tyr, Pro, His. Nó có cấu trúc khá linh động có thể thay đổi kích thƣớc để phù hợp với cơ chất và tham gia phản ứng deacetyl. Đối với các hợp chất hydroxamic chiều dài của kênh này là tối ƣu với khoảng 5-6 liên kết carbon [25,52]. Ngoài ra ở HDAC8, ngƣời ta còn thấy 4 ion K+ (hình 1.5), mỗi tiểu phân gồm 2 ion. Các ion này đều tham gia 6 liên kết phối trí. Ion thứ nhất cách ion Zn2+ khoảng 0,7 nm và liên kết với 6 acid amin. Ion thứ 2 nằm xa hơn liên kết với 4 acid amin và 2 phân tử nƣớc [3,54]. Hình1.5: Vùng ion K+ của HDAC8 1.1.4. HDAC và ung thƣ Bệnh ung thƣ là một trong số rất nhiều bệnh có nguyên nhân do sự biến đổi bất thƣờng di truyền biểu hiện gen (epigenetic). Quá trình phiên mã đƣợc hoạt hóa nhờ HAT xúc tác cho phản ứng acetyl hóa nhóm ε-NH2 trong phân tử lysin ở phần đuôi của histon làm cho các nhân tố sao mã dễ dàng tiếp cận ADN, trong khi đó, chức năng của HDAC là xúc tác cho phản ứng deacetyl hóa lysin và ngăn cản quá trình phiên mã thông qua việc đóng xoắn các nhiễm sắc thể, kết quả là ức chế quá trình phiên mã [24,26,28]. Hoạt động này của HDAC làm sai lệch quá trình phiên mã và là một trong những nguyên nhân dẫn tới sự hình thành khối u.