Đánh giá khả năng gắn kết in silico của các hợp chất trong quả ớt trên các thụ thể có tác dụng kháng viêm và giảm đau do viêm

Tóm tắt

Quả ớt là quả của các cây thuộc chi Capsicum như Capsicum annuum, Capsicum frutescens, ... thuộc họ Cà (Solanaceae). Thành phần hóa học được xác định trong quả ớt gồm 59 hợp chất thuộc nhiều nhóm khác nhau được chiết xuất và phát hiện trên 2 mẫu ớt thường gặp và ở cả 2 giai đoạn của quả là quả xanh và quả chín đỏ (C. annuum và C. frutescens) bằng phương pháp HPLC.

Tuy nhiên, hiện nay chưa có nghiên cứu nào thực hiện khảo sát trên các hợp chất khác có trong quả ớt ngoài capsaicin; do đó với mục tiêu khám phá tiềm năng kháng viêm và giảm đau do viêm của các hợp chất từ quả ớt bên cạnh capsaicin, đề tài đã sử dụng phương pháp in silico (trên máy tính) để dự đoán tiềm năng ức chế của các chất từ quả ớt trên các thụ thể liên quan đến quá trình kháng viêm và giảm đau do viêm. Cụ thể là khảo sát quá trình gắn kết phân tử (molecular docking) của từng hợp chất trong quả ớt với đích tác động liên quan đến kháng viêm vả giảm đau do viêm. Phân tích tương tác của các chất và protein mục tiêu cùng với năng lượng gắn kết để đánh giá khả năng gắn kết của các hợp chất. Từ đó chọn được các chất tiềm năng điều biến đau do viêm từ quả ớt làm tiền đề cho các giai đoạn nghiên cứu thiết kế, tổng hợp và phát triển thuốc giảm đau trong tự nhiên.

Đối tượng nghiên cứu

Các protein trong quá trình tăng cảm giác đau do viêm với các cấu trúc đồng kết tinh đã được xác định là cyclogenase-2 (COX-2, PDB id: 3LN1, độ phân giải 2,4 Å, ligand gắn vào là celecoxib); Prostaglandin E2 synthase (PEG2 synthase với PDB id: 1Z9H, độ phân giải 2,6 Å, ligand là indomethacin); TNF-α (PDB id: 2AZ5, độ phân giải 2,1 Å, ligand là 6,7-dimethyl-3-[(methyl{2-[methyl({1-[3-(trifluoromethyl)phenyl]-1H-indol-3-yl}methyl)amino]ethyl}amino)methyl]-4H-chromen-4-on). Các chất khảo sát là 59 chất có trong thành phần của quả ớt.

Phương pháp nghiên cứu: Ba protein cấu trúc đã được phân giải từ thực nghiệm được chọn lựa liên quan đến con đường tăng cảm giác đau do viêm là: COX-2, PDB id: 3LN1, Prostaglandin E2 synthase (PEG2 synthase với PDB id: 1Z9H), TNF-α (PDB id: 2AZ5). Các cấu trúc này đều ở dạng đồng kết tinh với ligand ức chế. Quá trình sử dụng phần mềm tách ligand ra khỏi protein cấu trúc và sau đó tiến hành gắn kết lại (re-docking) để xác định sự tương thích và khả năng tái tạo dữ liệu thực nghiệm của phần mềm. Sau đó, thực hiện docking cho tất cả 59 ligand vào 3 protein sử dụng phần mềm Autodock Vina.

Các giai đoạn bao gồm: các cấu trúc protein được xóa bỏ nước, bổ sung các nguyên tử hydro và tối ưu hóa năng lượng trước khi tiến hành phân tích docking. Tất cả 59 chất từ quả ớt được xây dựng cấu trúc 2D (sử dụng phần mềm ISIS Draw 2.5) và chuyển sang cấu trúc 3D (sử dụng phần mềm OpenBabel GUI). Sau đó, sử dụng Autodock Tools lưu cấu trúc ligand dưới dạng *.pdbqt để thuận tiện cho quá trình khảo sát vị trí gắn. Thực hiện docking và phân tích - đánh giá kết quả dùng BIOVIA Discovery Studio. Điểm số docking (hay năng lượng gắn kết) càng âm thì ligand càng gắn kết tốt với protein. Phân tích tương tác giữa protein mục tiêu và ligand dựa vào liên kết hydro, tương tác vòng thơm π-π, liên kết van der Waals, tương tác kỵ nước, tương tác tĩnh điện, ... Ngoài ra, với re-docking, thực hiện so sánh ligand trong cấu trúc ban đầu so với sau docking.

Kết luận

Đề tài đã tiến hành docking 59 ligand là hợp chất có trong quả ớt trên các protein COX-2 (PDB id: 3LN1), prostaglandin E2 synthase (PDB id: 1Z9H), TNF-α (PDB id: 2AZ5) là mục tiêu tác động của quá trình tăng cảm giác đau do viêm. Sau khi tiến hành docking, kết quả ngoài capsaicin, các flavonoid có trong quả ớt cùng thể hiện rất tốt tiềm năng kháng viêm, giảm đau, đồng thời với nhóm phenolic và các carotenoid. Tất cả các chất này trong quả ớt tác động vào protein COX-2 là chủ yếu. Dựa theo quy luật 5 Lipinski thì apigenin va catechin thỏa mãn tiêu chuẩn, có thể đem thử nghiệm hoạt tính kháng viêm. Kết hợp thực hiện liên quan về cấu trúc và tác dụng thông qua năng lượng gắn kết của các chất; đề xuất khung cấu trúc flavan là chất khởi nguồn để tiếp tục các nghiên cứu trong tương lai về thiết kế những dẫn xuất có hoạt tính sinh học mạnh hơn, chọn lọc hơn phục vụ cho nghiên cứu thuốc ức chế quá trình viêm, giảm đau.