Sàng lọc các hợp chất có khả năng ức chế protein p37 của virus đậu mùa khỉ bằng mô hình docking phân tử

Nghiên cứu "Sàng lọc các hợp chất có khả năng ức chế protein p37 của virus đậu mùa khỉ bằng mô hình docking phân tử" được thực hiện với mục tiêu xây dựng cấu trúc protein và mô hình sàng lọc ảo các chất ức chế p37 để phòng ngừa và điều trị MPXV.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sàng lọc các hợp chất có khả năng ức chế protein p37 của virus đậu mùa khỉ bằng mô hình docking phân tử SÀNG LỌC CÁC HỢP CHẤT CÓ KHẢ NĂNG ỨC CHẾ PROTEIN P37 CỦA VIRUS ĐẬU MÙA KHỈ BẰNG MÔ HÌNH DOCKING PHÂN TỬ Nguyễn Thị Thanh Thảo1 1. Khoa Y Dược, Trường Đại học Thủ Dầu Một, email: thanhthaont@tdmu.edu.vnTÓM TẮT Monkeypox virus (MPXV) gây bệnh đậu mùa khỉ với hơn 93.900 ca nhiễm và 179 ca tửvong trên thế giới tính đến tháng 3/2024. P37 chính là một protein thiết yếu đặc trưng cho họOrthopoxvirus và có nhiều nhất trong lớp vỏ bên ngoài của virus bao bọc ngoại bào, đóng vaitrò quan trọng trong quá trình sao chép và lan truyền virus nhưng hiện nay vẫn chưa được xácđịnh cấu trúc. Tecovirimat là thuốc hiếm hoi được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm HoaKỳ công nhận điều trị MPXV theo cơ chế ức chế protein p37. Cấu trúc 3D của p37 được xâydựng bằng nhiều công cụ khác nhau theo hai phương pháp là mô hình tương đồng và nhận diệnnếp gấp. Chất lượng protein được đánh giá bằng nhiều thông số như biểu đồ Ramachandran,hệ số xung đột hay điểm số mô hình hóa đĩa. Cơ sở dữ liệu ChemDiv 64.958 chất phân tử nhỏcó khả kháng virus và 469 chất được chấp thuận làm thuốc từ DrugBank được sàng lọc qua môhình dược động học-độc tính và khảo sát khả năng gắn kết với p37 bằng mô hình gắn kết phântử. Nghiên cứu đã xây dựng được 6 mô hình 3D, trong đó mô hình tốt nhất có phần trăm acidamin trong vùng ưa chuộng đạt 89,7%, điểm số molprobity đạt 1,28 và phép thử chênh lệchkhoảng cách cục bộ dự đoán đạt 92,3%. Tổng cộng 11.403 chất được docking thành công vàokhoang gắn kết của MPXV p37 bằng phần mềm Autodock Vina 1.1.2. Dựa trên ái lực gắn kết(Δgdock) và so sánh với tecovirimat, 23 chất tiềm năng có Δgdock từ -9,2 đến -8,5 kcal.mol-1và hình thành được các liên kết hydrogen với Asn329, His334 hay liên kết kỵ nước với Phe52,Leu118, Leu239 và Asp283 là các chất ức chế MPXV p37 tiềm năng. Từ khóa: Monkeypox virus, in silico, docking phân tử, protein p37, Autodock1. ĐẶT VẤN ĐỀ Từ khi bắt đầu xuất hiện tại Châu Âu vào đầu năm 2022, đến nay dịch đậu mùa khỉ doMonkeypox virus (MPXV) đã gây ra hơn 93.900 trường hợp được xác nhận nhiễm đậu mùakhỉ, trong đó có 179 trường hợp đã tử vong (C.D.C, 2024). Hiện nay, chỉ có một loại vắc-xinđược Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) chấp thuận sử dụng vào năm 2019là JYNNEOS (FDA, 2022). Vắc-xin ACAM2000 chỉ được FDA phân loại là dược phẩm mớiđang được nghiên cứu (investigational new drug - IND) nhưng không được cấp phép để điềutrị bệnh. Bên cạnh đó, hiện nay đã có ba thuốc được FDA chấp thuận bao gồm tecovirimat,cidofovir và brincidofovir, tuy nhiên chưa có dữ liệu về hiệu quả của brincidofovir và cidofovirtrong điều trị nhiễm MPXV ở người (Carvalho, 2022; FDA, 2023). Chính vì vậy việc phát triểnthuốc phân tử nhỏ trên những đích tác động mới có hiệu quả điều trị đặc hiệu cho những bệnhnhân đã nhiễm MPXV rất cần được quan tâm. Trong những năm gần đây, sàng lọc in silico hay sàng lọc dựa trên sự trợ giúp của máytính (Computer aided drug design – CADD) là phương pháp giúp rút ngắn thời gian và giảmchi phí của quá trình khám phá thuốc mới. CADD được ứng dụng thành công trong một số 114nghiên cứu khám phá chất ức chế p37 của virus đậu mùa khỉ (Rout và nnk., 2023). Xác định vàđánh giá khoang gắn kết của protein p37 của virus đậu mùa khỉ bằng phương pháp mô phỏngđộng lực học phân tử (Sen Gupta và nnk., 2023). Monkeypox virus là virus có ADN sợi képthuộc chi orthopoxvirus, bao gồm hai nhánh biến chủng: nhánh Trung Phi (Clade I) và nhánhTây Phi (Clade Ila và Clade IIb), trong đó chủng gây ra đợt bùng phát toàn cầu đầu năm 2022và có ca xuất hiện ở Việt Nam là Clade Iib (Rizk và nnk., 2022; W.H.O, 2022). Tecovirimat(ST-246 hay TPOXX) đã được FDA chấp thuận và xem xét là thuốc đầu tay trong điều trị nhiễmMPXV theo cơ chế ức chế protein p37 của MPXV (Prevention CfDCa, 2023). P37 là mộtprotein đặc trưng cho chi orthopoxvirus, có vai trò sinh học quan trọng trong tổng hợp màng tếbào nhưng hiện nay vẫn chưa xác định được cấu trúc. Vì vậy, nghiên cứu được thực hiện với mục tiêu xây dựng cấu trúc protein và mô hìnhsàng lọc ảo các chất ức chế p37 để phòng ngừa và điều trị MPXV.2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng Tập các hợp chất đã được chấp nhận sử dụng làm thuốc bao gồm 469 cấu trúc thu thập từCSDL DrugBank (Wishart và nnk., 2008). Tập các hợp chất có khả năng kháng virus bao gồm 64.958 cấu trúc thu thập từ CSDLChemDiv (CHEMDIV Antiviral Library). Cấu trúc đích tác động protein p37 của virus đậu mùa khỉ có trình tự acid amin được thuthập từ CSDL Uniprot với mã ID: Q5IXY0. Tecovirimat (ST-246) đã được FDA chấp thuậnvào năm 2018 để điều trị bệnh đậu mùa và được bán trên thị trường với tên thương hiệu TPOXX.Tecovirimat có hoạt tính đối với Orthopoxvirus (Smith và nnk., 2009). Tecovirimat được sửdụng làm chất tham chiếu trong nghiên cứu này. 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Mô hình hóa cấu trúc protein Sử dụng công cụ trực tuyến BLAST (https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi) cho phéptìm kiếm cơ sở dữ liệu protein và ADN có sự tương đồng về mặt trình tự, đặc biệt hiệu quả đốivới protein của những loài không cùng họ (Abraham và nnk., 2015). Cấu trúc protein được lưulại dưới dạng *.pdb. Xây dựng mô hình cấu trúc protein đích: xây dựng thông qua 4 nền tảng công cụ trực tuyếnriêng biệt: AlphaFold, AlphaFold 2, I-TASSER và SWISS-MODEL. Kết quả mô hình 3D proteinđược lưu dưới dạng dạng *.pdb và các thông số đánh giá chất lượng mô hình khác nhau. Đánh giá chất lượng mô hình cấu trúc protein dựa trên các thông số: biểu đồRamachandran, điểm số TM (template modeling score - TM-score), RMSD (root mean squaredeviation) và điểm số molprobity (Altschul và nnk., 1997; Wishart và nnk., 2008; CHEMDIVAntiviral Library ...