MÔ HÌNH SÀNG LỌC ẢO BẰNG PHƯƠNG PHÁP HỌC MÁY VÀ MÔ PHỎNG TƯƠNG TÁC PHÂN TỬ NHẰM PHÁT HIỆN CÁC HỢP CHẤT CÓ KHẢ NĂNG ỨC CHẾ HOẠT ĐỘNG ENZYM POLY ADP-RIBOSE POLYMERASE 1  THÔNG QUA VIỆC TÁI SỬ DỤNG THUỐC

Trần Thị Thùy Linh; Nguyễn Thị Mỹ Lan; Nguyễn Thị Tố Quyên; Trần Thị Hoài Thu; Nguyễn Hoàng Trang Thi; Nguyễn Tấn Khanh

doi:10.34238/tnu-jst.10373

MÔ HÌNH SÀNG LỌC ẢO BẰNG PHƯƠNG PHÁP HỌC MÁY VÀ MÔ PHỎNG TƯƠNG TÁC PHÂN TỬ NHẰM PHÁT HIỆN CÁC HỢP CHẤT CÓ KHẢ NĂNG ỨC CHẾ HOẠT ĐỘNG ENZYM POLY ADP-RIBOSE POLYMERASE 1 THÔNG QUA VIỆC TÁI SỬ DỤNG THUỐC

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 13/05/24 Ngày hoàn thiện: 01/08/24 Ngày đăng: 21/08/24

Các tác giả

1. Trần Thị Thùy Linh , Trường Đại học Y Dược - ĐH Huế
2. Nguyễn Thị Mỹ Lan, Trường Đại học Y Dược - ĐH Huế
3. Nguyễn Thị Tố Quyên, Trường Đại học Y Dược - ĐH Huế
4. Trần Thị Hoài Thu, Trường Đại học Y Dược - ĐH Huế
5. Nguyễn Hoàng Trang Thi, Trường Đại học Kỹ thuật Y Dược Đà Nẵng
6. Nguyễn Tấn Khanh, Trường Đại học Đông Á

Tóm tắt

Poly ADP-ribose Polymerase 1 (PARP1) là enzym đóng vai trò quan trọng trong việc sửa chữa DNA, phiên mã và tái cấu trúc nhiễm sắc thể của tế bào. Việc tăng biểu hiện của PARP1 cho thấy sự liên quan đến việc ức chế sự phát triển của nhiều dòng tế bào ung thư khác nhau. Trong nghiên cứu này, hai phương pháp sàng lọc bao gồm xây dựng mô hình học máy và mô phỏng tương tác phân tử được sử dụng nhằm đưa ra mô hình có khả năng phát hiện các hợp chất có thể gắn kết trực tiếp vào PARP1, qua đó ức chế hoạt động của enzym. Kết quả cho thấy mô hình LightGBM Classifier có độ chính xác lên đến 88% trong việc phân loại các hợp chất có khả năng ức chế hoạt động của PARP1. Kết quả mô phỏng tương tác phân tử phát hiện bốn hợp chất tiềm năng có khả năng gắn kết trực tiếp vào tâm xúc tác của enzym PARP1 bao gồm idelalisib, capmatinib, duvelisib và tecovirimat với ái lực liên kết lần lượt là -11,96 kcal/mol, -11,72 kcal/mol, -11,54 kcal/mol và -11,04 kcal/mol. Để đánh giá quá trình docking, phương pháp giả lập động lực học phân tử được áp dụng với khoảng thời gian 100 ns. Kết quả của nghiên cứu đưa ra một mô hình sàng lọc mới, có độ tin cậy cao trong việc phát hiện các hợp chất có khả năng ức chế hoạt động của PARP1, đồng thời, chỉ ra các hợp chất tiềm năng có thể phát triển thành thuốc điều trị ung thư thông qua cơ chế gắn kết trực tiếp vào enzym PARP1.TRANSLATE with xEnglishArabic Hebrew Polish Bulgarian Hindi Portuguese Catalan Hmong Daw Romanian Chinese Simplified Hungarian Russian Chinese Traditional Indonesian Slovak Czech Italian Slovenian Danish Japanese Spanish Dutch Klingon Swedish English Korean Thai Estonian Latvian Turkish Finnish Lithuanian Ukrainian French Malay Urdu German Maltese Vietnamese Greek Norwegian Welsh Haitian Creole Persian TRANSLATE with COPY THE URL BELOW BackEMBED THE SNIPPET BELOW IN YOUR SITE Enable collaborative features and customize widget: Bing Webmaster Portal Back

Từ khóa

Sàng lọc ảo; Học máy; Mô phỏng tương tác phân tử; PARP1; Thuốc tái sử dụng

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] M. Roney and M. F. F. Mohd Aluwi, "The importance of in-silico studies in drug discovery," Intelligent Pharmacy, 2024, doi: 10.1016/j.ipha.2024.01.010.

[2] L. T. T. Tran et al., "In silico and in vitro evaluation of alkaloids from Goniothalamus elegans Ast. for breast cancer treatment," Natural Product Communications, vol. 17, no. 3, 2022, Art. no. 1934578X221088110, doi: 10.1177/1934578X221088110.

[3] T. K. Nguyen et al., "Isolation, structural elucidation, and cytotoxic activity investigation of novel styryl-lactone derivatives from Goniothalamus elegans: in vitro and in silico studies," RSC Advances, vol. 13, no. 26, pp. 17587-17594, 2023, doi: 10.1039/d3ra02646a.

[4] S. Brogi, T. C. Ramalho, K. Kuca, J. L. Medina-Franco, and M. Valko, "Editorial: In silico methods for drug design and discovery," Frontiers in Chemistry, vol. 8, 2020, doi: 10.3389/fchem.2020.00612.

[5] D. Bhamidipati, J. I. Haro-Silerio, T. A. Yap, and N. Ngoi, "PARP inhibitors: enhancing efficacy through rational combinations," British Journal of Cancer, vol. 129, no. 6, pp. 904-916, 2023, doi: 10.1038/s41416-023-02326-7.

[6] X. Peng et al., "Selective PARP1 inhibitors, PARP1-based dual-target inhibitors, PROTAC PARP1 degraders, and prodrugs of PARP1 inhibitors for cancer therapy," Pharmacological Research, vol. 186, 2022, Art. no. 106529, doi: 10.1016/j.phrs.2022.106529.

[7] G. A. Van Norman, "Drugs, Devices, and the FDA: Part 1: An Overview of Approval Processes for Drugs," JACC: Basic to Translational Science, vol. 1, no. 3, pp. 170-179, 2016, doi: 10.1016/j.jacbts.2016.03.002.

[8] J. Tak, T. K. Nguyen, K. Lee, S. G. Kim, and H.-C. Ahn, "Utilizing machine learning to identify nifuroxazide as an inhibitor of ubiquitin-specific protease 21 in a drug repositioning strategy," Biomedicine & Pharmacotherapy, vol. 174, 2024, Art. no. 116459, doi: 10.1016/j.biopha.2024.116459.

[9] T. K. Nguyen et al., "Machine learning-based screening of MCF-7 human breast cancer cells and molecular docking analysis of essential oils from Ocimum basilicum against breast cancer," Journal of Molecular Structure, vol. 1268, 2022, Art. no. 133627, doi: 10.1016/j.molstruc.2022.133627.

[10] C. W. Yap, "PaDEL-descriptor: An open source software to calculate molecular descriptors and fingerprints," Journal of Computational Chemistry, vol. 32, no. 7, pp. 1466-1474, 2011, doi: 10.1002/jcc.21707.

[11] W. Kaplan and T. G. Littlejohn, "Swiss-PDB Viewer (Deep View)," Briefings in Bioinformatics, vol. 2, no. 2, pp. 195-197, 2001, doi: 10.1093/bib/2.2.195.

[12] N. El-Hachem, B. Haibe-Kains, A. Khalil, F. H. Kobeissy, and G. Nemer, "AutoDock and AutoDockTools for Protein-Ligand Docking: Beta-Site Amyloid Precursor Protein Cleaving Enzyme 1(BACE1) as a Case Study," Methods in Molecular Biologyl, vol. 1598, pp. 391-403, 2017, doi: 10.1007/978-1-4939-6952-4_20.

[13] N. M. O'Boyle, M. Banck, C. A. James, C. Morley, T. Vandermeersch, and G. R. Hutchison, "Open Babel: An open chemical toolbox," Journal of Cheminformatics, vol. 3, no. 1, p. 33, 2011, doi: 10.1186/1758-2946-3-33.

[14] J. Eberhardt, D. Santos-Martins, A. F. Tillack, and S. Forli, "AutoDock Vina 1.2.0: New docking methods, expanded force field, and python bindings," Journal of Chemical Information and Modeling, vol. 61, no. 8, pp. 3891-3898, 2021, doi: 10.1021/acs.jcim.1c00203.

[15] D. Van Der Spoel, E. Lindahl, B. Hess, G. Groenhof, A. E. Mark, and H. J. C. Berendsen, "GROMACS: Fast, flexible, and free," Journal of Computational Chemistry, vol. 26, no. 16, pp. 1701-1718, 2005, doi: 10.1002/jcc.20291.

[16] S. Jo, T. Kim, V. G. Iyer, and W. Im, "CHARMM-GUI: a web-based graphical user interface for CHARMM," J. Comput. Chem., vol. 29, no. 11, pp. 1859-1865, 2008, doi: 10.1002/jcc.20945.

[17] J. O. Spiegel, B. Van Houten, and J. D. Durrant, "PARP1: Structural insights and pharmacological targets for inhibition," DNA Repair, vol. 103, 2021, Art. no. 103125, doi: 10.1016/j.dnarep.2021.103125.

[18] L. Wang et al., "Pharmacologic characterization of fluzoparib, a novel poly(ADP-ribose) polymerase inhibitor undergoing clinical trials," Cancer Science, vol. 110, no. 3, pp. 1064-1075, 2019, doi: 10.1111/cas.13947.

[19] C. C. Gunderson and K. N. Moore, "Olaparib: an oral PARP-1 and PARP-2 inhibitor with promising activity in ovarian cancer," Future Oncology, vol. 11, no. 5, pp. 747-757, 2015, doi: 10.2217/fon.14.313.

[20] Q. Yang, P. Modi, T. Newcomb, C. Quéva, and V. Gandhi, "Idelalisib: First-in-Class PI3K Delta Inhibitor for the Treatment of Chronic Lymphocytic Leukemia, Small Lymphocytic Leukemia, and Follicular Lymphoma," Clinical Cancer Research, vol. 21, no. 7, pp. 1537-1542, 2015, doi: 10.1158/1078-0432.Ccr-14-2034.

[21] J. Wolf et al., "Capmatinib in MET Exon 14-Mutated or MET-Amplified non-small-cell lung cancer," The New England Journal of Medicine, vol. 383, no. 10, pp. 944-957, 2020, doi: 10.1056/NEJMoa2002787.

[22] I. W. Flinn et al., "Duvelisib, a novel oral dual inhibitor of PI3K-δ,γ, is clinically active in advanced hematologic malignancies," Blood, vol. 131, no. 8, pp. 877-887, 2018, doi: 10.1182/blood-2017-05-786566.

[23] C. E. DeLaurentis, J. Kiser, and J. Zucker, "New perspectives on antimicrobial agents: tecovirimat for treatment of human Monkeypox virus," Antimicrob Agents Chemother, vol. 66, no. 12, 2022, Art. no. e0122622, doi: 10.1128/aac.01226-22.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.10373

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ