Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết nối
ĐẶT VẤN ĐỀ
Acid suberoylanilid hydroxamic (Zolinza®, 2006) là chất ức chế histon
deacetylase đầu tiên được cục quản lý thực phẩm và dược phẩm Mỹ (US-FDA) phê
duyệt trong điều trị u lympho da tế bào T. Sau đó, năm 2009 depsipeptid
(Romidepsin®) một chất ức chế HDAC khác cũng được cấp phép trong điều trị ung
thư tại Mỹ. Như vậy có thể thấy, HDAC là một mục tiêu phân tử quan trọng trong
điều trị ung thư và các chất ức chế HDAC là các tác nhân chống ung thư đầy triển
vọng.
Nhóm nghiên cứu tại bộ môn Hóa Dược - Đại học Dược Hà Nội cũng đã thiết
kế, tổng hợp và công bố nhiều dãy chất với định hướng ức chế HDAC có hoạt tính
kháng tế bào ung thư tốt [40,41]. Các nghiên cứu gần đây tại bộ môn về các acid
hydroxamic có tác dụng ức chế HDAC cho thấy có thế thay thế nhóm nhận diện bề
mặt của SAHA là nhân phenyl bằng vòng thơm khác như benzothiazol cho hoạt tính
in vitro rất khả quan [3]. Tiếp theo đó, trong luận văn thạc sĩ của Đỗ Thị Ánh Tuyết
[4] khung 5-phenyl-1,3,4-thiadiazol đã được sử dụng làm nhóm nhận diện bề mặt
thay cho benzothiazol. Tuy nhiên nghiên cứu trên mới chỉ tổng hợp được 5 dẫn
chất, chưa đủ để đánh giá khả năng tương tác của nhóm nhận diện bề mặt mới với
HDAC, cũng như chưa tìm được chất có hoạt tính kháng tế bào ung thư in vitro tốt
để tiến hành các thử nghiệm sâu hơn. Trên cơ sở thay đổi các nhóm thế ở vòng
thơm sẽ làm thay đổi tương tác của chất với mục tiêu phân tử, chúng tui thiết kế các
nhóm thế mới trên khung 5-phenyl-1,3,4-thiadiazol và tiến hành đề tài “Tổng hợp
và thử hoạt tính sinh học của một số acid hydroxamic mang khung 1,3,4-
thiadiazol” với hai mục tiêu:
1. Tổng hợp N1-hydroxy-N8-(5-phenyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)octandiamid và 5
dẫn chất.
2. Thử độc tính tế bào và tác dụng ức chế HDAC của các chất tổng hợp được.
Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. HISTON DEACETYLASE (HDAC)
Tất cả bộ gen của người được gói trong nhiễm sắc thể (NST), một phức hợp
đại phân tử protein-ADN. Nhiễm sắc thể có cấu trúc động, được 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 điển hình bao gồm một octamer hình đĩa
của 4 cặp histon (2 cặp của H2A với H2B và 2 cặp của H3 với H4) được quấn
quanh bởi 146 cặp nucleotid [1,48] (hình 1.1):
Hình 1.1: Cấu trúc của histon trong nucleosom
Khi đầu amin của histon tích điện dương sẽ tương tác với phần phosphat mang
điện âm trên phân tử ADN làm đóng xoắn NST gây ức chế dịch mã và tổng hợp
protein, làm ức chế sự biển hiện gen. Ngược lại khi tương tác điện tích này yếu
NST tháo xoắn , quá trình tổng hợp protein diễn ra, đặc tính của gen được biểu hiện
thông qua các tính trạng. Việc tích điện dương của histon mạnh hay yếu thông qua
quá trình acetyl hóa đầu amin ở phần đuôi của histon liên quan đến hoạt động của 2
emzym histon deacetylase (HDAC) và histon acetyltransferase (HAT).
1.1.1. Khái niệm về histon deacetylase
Histon deacetylase là một nhóm các enzym xúc tác quá trình loại bỏ nhóm
acetyl từ -N acetyl lysine amino acid của histon. HDAC có tác dụng đối lập với
histon acetyltransferase (HAT) - enzym xúc tác chuyển nhóm acetyl từ acetyl
coenzym A đến -amino của lysin ở đầu N của histon [49].
Histons
ngưng tụ các nhiễm sắc thể
ngăn cản phiên mã
Acetyl-histons
kéo giãn các nhiễm sắc thể
kích thích phiên mã
1.1.2. Phân loại các HDAC
Có 18 HDAC ở người được chia thành 4 nhóm dựa trên sự tương đồng cấu
trúc của chúng lần lượt với Rpd3, Hdal và Sir2 trong nấm men [22,43] (hình 1.2):
Nhóm I: HDAC1, HDAC2, HDAC3, HDAC8.
Nhóm II: HDAC4, HDAC5, HDAC6, HDAC7, HDAC9, HDAC10.
Nhóm III: Các protein điều hòa chuỗi thông tin bao gồm:
- Chất đồng đẳng của Sir2 trong nấm men Saccharomyces cerevisiae.
- Sirtuin trong động vật có vú (SIRT1, SIRT2, SIRT3, SIRT4,
SIRT5, SIRT6, SIRT7).
Nhóm IV: HDAC11.
Các HDAC nhóm I, II, IV được coi là các HDAC “kinh điển” gồm 11 thành
viên, trong khi các thành viên nhóm III được gọi là các sirtuin [22]. Các HDAC
kinh điển và sirtuin có cơ chế xúc tác khác nhau. Các HDAC kinh điển là những
enzym phụ thuộc Zn2+, chúng có chứa 1 túi xúc tác với 1 ion Zn2+ ở đáy túi. Do đó
những enzym này có thể bị ức chế bởi các hợp chất tạo phức với Zn2+ như các acid
hydroxamic, các thiol… Ngược lại các sirtuin không bị ức chế bởi các hợp chất tạo
chelat với Zn2+ vì cơ chế hoạt động của chúng phụ thuộc vào NAD+ như 1 cofactor
thiết yếu [43]. Thuật ngữ các chất ức chế HDAC thường được sử dụng cho những
hợp chất nhằm mục tiêu vào các HDAC kinh điển và những hợp chất này đang
được đánh giá dựa trên các thử nghiệm lâm sàng ở các giai đoạn khác nhau.
HATs
HDACs
Ghi chú: Vùng xúc tác
Vùng tín hiệu nhận diện nhân tế bào
Hình 1.2: Mô tả đặc điểm của các loại HDAC
1.1.3. Mối liên quan giữa ung thư và hoạt động bất thường của HDAC
HDAC xúc tác loại bỏ nhóm acetyl từ histon và protein không phải histon, làm
tăng sự tích điện dương trên đầu N của histon và đóng xoắn NST, kết quả là ức chế
quá trình phiên mã do ngăn cản các nhân tố sao mã tiến đến đích của chúng trên
ADN. Ngược lại, HAT acetyl hóa histon làm trung hòa cực dương trên lysin và giúp
tháo xoắn cấu trúc của nucleosom, do đó giúp cho các yếu tố sao mã dễ dàng tiếp
cận ADN. Như vậy sự acetyl hóa và deacetyl hóa NST đóng vai trò quan trọng
trong điều hòa quá trình biểu hiện gen. Việc mất cân bằng hoạt động giữa HAT và
HDAC có thể dẫn đến những bất thường biểu hiện gen và do đó dẫn đến ung thư
[18,27,30,35,39].
HDAC đã được xác định bị rối loạn điều hòa trong ung thư. Sự huy động bất
thường của các HDAC vào chuỗi điều hòa của gen đích có thể xảy ra thông qua
tương tác biến đổi của chúng với việc tăng cường vai trò của các protein gắn kết
ADN gây ung thư. Ví dụ như receptor α-RAR gắn kết gen PML (promyelocytic
leukemia gen) hay PLZF (promyelocytic leukemia zinc finger) trong bệnh bạch
cầu tiền tủy bào cấp (APL). Trong điều kiện sinh lý, α-RAR là nhân tố sao mã hoạt
hóa acid retinoic giúp giải phóng phức hợp đồng ức chế chứa HDAC và làm gia
tăng các chất đồng hoạt hóa sao mã (bao gồm cả HAT). Điều này dẫn đến sự acetyl
hóa histon và ức chế gen đẩy mạnh sự biệt hóa tế bào. Trong bệnh bạch cầu tiền tủy
bào cấp (APL), protein gắn kết α-RAR/PML hay α-RAR/PLZF giữ HDAC và phối
hợp với phức hợp đồng ức chế. Do đó tăng methyl transferase histon và ADN dẫn
đến ngăn cản sự phiên mã [18,21,27]. Vì vậy, tế bào ung thư không trải qua giai
đoạn biệt hóa và phát triển quá mức. Sự gia tăng bất thường của HDAC còn được
quan sát khi gen đột biến gây ung thư Bcl6 được biểu thị quá mức trong bệnh u
lympho tế bào B [7]. Tương tự, protein gắn kết AML1-ETO tìm thấy trong bệnh
bạch cầu tủy bào cấp (AML) có chức năng như chất ức chế sao mã chủ yếu thông
qua ETO, nên có vai trò như vị trí gắn kết cho phức hợp đồng ức chế N
Cor/Sin3/HDAC1. Việc chuyển đổi AML1 từ chất hoạt hóa phiên mã thành chất ức
chế được điều khiển bởi protein gắn kết CBFb-SMMHC thông qua sự gia tăng phức
hợp đồng ức chế mSin3A/HDAC. Cuối cùng, biểu thị quá mức nhân tố sao mã
SCL/Tal1 trong bệnh u lympho tế bào T cấp có nguyên nhân là do gia tăng bất
thường HDAC1 nằm trong phức hợp đồng ức chế, dẫn đến ngăn cản gen đích điều
hòa E47/HEB [14]. Biểu thị quá mức HDAC1 và/hay HDAC2 và/hay HDAC6
còn gặp trong một số bệnh ung thư tạng đặc như ung thư tiền liệt tuyến, ung thư dạ
dày, trực tràng, ung thư vú và ung thư não [23,45,47] cũng như trong các bệnh lý ác
tính về máu (bệnh bạch cầu tủy bào cấp, bạch cầu tế bào B, bệnh u lympho tế bào T
ngoại vi, bệnh u lympho tế bào B và bệnh u lympho da tế bào T) [37]. Hơn nữa,
việc tìm ra các cơ chất của HDAC là các protein như p53, E2F, Rb, Bcl6, Gli1 liên
quan đến xu hướng gây ung thư và tiến triển bệnh ung thư đã khẳng định vai trò của
HDAC trong ung thư [12,36]. Tóm lại, các biến đổi sau phiên mã của HDAC có thể
làm thay đổi tương tác của chúng với phức hợp đồng ức chế mà các phức hợp này
liên quan đến quá trình phiên mã của các gen gây ung thư.
Các nghiên cứu có tính thống kê còn chỉ ra rằng các HDAC liên quan đến
nhiều giai đoạn điều hòa cơ bản của quá trình sinh học trong tế bào ung thư như chu
trình tế bào, sự biệt hóa, sự chết tế bào theo chương trình kể cả sự xâm lấn, sự di
chuyển và sự tạo mạch. Vai trò chức năng của các HDAC trong quá trình sinh học
của tế bào ung thư được tóm tắt trong hình 1.3 [9,20,28,44].
Như vậy ức phiên mã được điều hòa bởi sự ra tăng HDAC và có thế kiểm soát
ung thư bằng cách ức chế hoạt động của HDAC. Các chất ức chế HDAC đã và đang
được nhiều nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu nhằm tìm ra chất có tác dụng ức
chế chọn lọc từng loại HDAC để ứng dụng trong điều trị ung thư.
Hình 1.3: Vai trò sinh học của các HDAC trong sinh lý tế bào ung thư
1.2. CÁC CHẤT ỨC CHẾ HDAC
1.2.1. Phân loại các chất ức chế HDAC
Từ những phát hiện đầu tiên về tác dụng ức chế HDAC của natri butyrat, cho
tới nay các nhà nghiên cứu đã tìm ra rất nhiều hợp chất mới có tác dụng ức chế
HDAC. Trong đó trichostatin A (TSA), một sản phẩm lên men của Streptomyces, là
chất có tác dụng ức chế phát triển nhất tuy nhiên việc sản xuất nó lại không khả thi [38].
Hiện nay, đã có 2 chất có tác dụng ức chế HDAC được FDA cấp phép lưu hành trên
thị trường để điều trị u lympho tế bào T dưới da là SAHA (vorinostat, Zolinza®) và
Romidepsin (Istodax®). Ngoài ra, còn khoảng 15 chất ức chế HDAC khác cũng
đang được thử nghiệm tác dụng điều trị ung thư trên lâm sàng ở các giai đoạn khác
nhau (hình 1.4) và được chia làm 4 nhóm dựa theo cấu trúc (bảng 1.1).
Hình 1.4: Một số chất ức chế HDAC đang được thử nghiệm lâm sàng
Mỗi nhóm dẫn chất này đều có những hạn chế riêng như: các acid hydroxamic
bị chuyển hóa nhanh, ức chế không chọn lọc trên các loại enzym HDAC; các
benzamid và các acid béo có hiệu lực kém; các peptid vòng khó tạo thành về mặt
hóa học. Các nhóm khác nhau có tác dụng ức chế các loại HDAC khác nhau: các
acid hydroxamic ức chế mạnh HDAC nhóm I và II, các acid carboxylic và peptid
vòng ức chế mạnh HDAC nhóm I.
/file/d/0B7oUCI ... sp=sharing
