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)
13
C-NMR
1
H-NMR
AcOH
ADN
AsPC-1
BCL2
BSA
CBFb
CBHA
CBP
CDI
CTPT
DCC
DCM
DMEM
DMF
DMSO-d6
EGTA
ESI
FBS
FDA
GAPDH
HAT
HATU
HDAC
HDIs
HDLP
HMBC
HOBt
HSQC
IC50
IR
i
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
Albumin huyết thanh bò (bovine serum albumin)
Core-binding factor subunit beta
m-carboxycinnamic bishydroxamid acid
Cyclic-AMP response element-binding protein
Carbonyl diimidazol
Công thức phân tử
Dicyclohexyl carbodiimid
Dicloromethan
Dulbecco’s modified Eagle medium
Dimethylformamid
Dimethylsulfoxid deutri hóa
Acid ethylen glycol tetraacetic
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
Glyceraldehyd-3-phosphat dehydrogenase
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 lượng tử đơn
Nồng độ ức chế 50%
Phổ hồng ngoại (Infrared Spectrometry)
Dịch chuyển điện tích
vii
J
MCF-7
MeOH
MOZ
MS
MTT
NCI-H460
PBS
PC-3
PCl3
PCl5
POCl3
PVDF
rH
RAR
ROS
RPMI
SAHA
SDS-PAGE
Sin 3
SMMHC
SW620
TEA
TSA
toC
WAF1
ZBG
Hằng số tương tác (Hz)
Tế bào ung thư vú người
Methanol
Monocytic leukemia zinc-finger protein
Phổ khối lượng (Mass Spectrometry)
3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromid
Tế bào ung thư phổi người
Dung dịch muối có bổ sung đệm phosphat (Phosphate 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 (Roswell Park Memorial Institute medium)
Acid suberoylanilid hydroxamic
Gel SDS-PAGE (Sodium dodecyl sulfat polyacrylamid gel
electrophoresis)
Protein ức chế phiên mã
Tế bào cơ (Smooth muscle myosin heavy chain)
Tế bào ung thư đại tràng người
Triethylamin
Trichostatin A
Nhiệt độ nóng chảy
Chất ức chế kinase phụ thuộc cyclin
Nhóm gắn ion Zn2+
viii
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 và 20, 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 -