Cơ chế ức chế enzyme Alpha-Glucosidase và Carbonic-Anhydrase của các phức Pd(II)-Hydrazide trong can thiệp điều trị đái tháo đường – thừa cân béo phì

Góp phần hiểu rõ thêm cơ chế ức chế, đánh giá các kiểu tương tác đặc hiệu ảnh hưởng đến hiệu quả ức chế 2 Enzym, có vai trò quan trọng trong quá trình điều hòa chuyển hóa Carbohydrate của cơ thể
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cơ chế ức chế enzyme Alpha-Glucosidase và Carbonic-Anhydrase của các phức Pd(II)-Hydrazide trong can thiệp điều trị đái tháo đường – thừa cân béo phìY Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 1 * 2019 Nghiên cứu Y học CƠ CHẾ ỨC CHẾ ENZYME ALPHA-GLUCOSIDASE VÀ CARBONIC ANHYDRASE CỦA CÁC PHỨC Pd(II)-Hydrazide TRONG CAN THIỆP ĐIỀU TRỊ ĐÁI THÁO ĐƯỜNG – THỪA CÂN BÉO PHÌ Nguyễn Trương Công Minh*, Bùi Thị Hồng Châu* TÓM TẮT Mở đầu: Enzym có vai trò chính trong quá trình chuyển hóa Carbohydrate là Alpha-Glucosidase. Ngày càng có nhiều hướng tiếp cận điều trị đái tháo đường bằng cách ức chế hoạt động của Enzym này trong quá trình tiêu hóa thức ăn, giảm tốc độ tiêu thụ Carbohydrate của cơ thể. Carbonic Anhydrase là các Metalloprotein có chứa kẽm, xúc tác chuyển hóa Carbon dioxide thành các ion Bicarbonate. Enzym này tham gia vào các quá trình sinh học quan trọng của cơ thể bao gồm: Sự tân tạo Glucose, sự sinh mỡ. Đồng thời, đó cũng là mục tiêu của nhiều liệu pháp điều trị các rối loạn thần kinh, thừa cân béo phì, viêm loét dạ dày tá tràng. Một số ion kim loại và phức tạo thành, điển hình như phức ion kim loại Pd(II)-Hydrazide, trong nhiều nghiên cứu trên thế giới, cho thấy có biểu hiện các hoạt tính sinh học quan trọng như: Kháng nấm, chống oxi hóa, v.v... Trong đó phải kể đến hiệu quả hỗ trợ điều trị thừa cân béo phì khi được dùng làm tác nhân ức chế 2 Enzym Alpha-Glucosidase và Carbonic Anhydrase. Mục tiêu: Góp phần hiểu rõ thêm cơ chế ức chế, đánh giá các kiểu tương tác đặc hiệu ảnh hưởng đến hiệu quả ức chế 2 Enzym, có vai trò quan trọng trong quá trình điều hòa chuyển hóa Carbohydrate của cơ thể. Phương pháp nghiên cứu: Sử dụng các phương pháp hóa tính toán bao gồm: Xây dựng và tối ưu hóa cấu trúc 5 hợp chất là phức ion kim loại Pd(II)-Hydrazide, thiết lập mô hình tương tác ức chế với 2 Enzym Alpha- Glucosidase và Carbonic Anhydrase, khảo sát tương quan giữa năng lượng gắn kết Enzym với nồng độ ức chế thực nghiệm IC50. Kết quả: Thiết lập được mô hình ức chế 2 Enzym với 5 hợp chất phức ion Pd(II), trong đó các lực tương tác chủ yếu là: tương tác tĩnh điện, tương tác Hydrogen, tương tác pi-cation, tương tác pi-alkyl, tương tác pi-sigma và tương tác pi-pi (dạng chữ T). Tương tác tĩnh điện và các tương tác pi giữa vòng thơm, nhóm -(NH2-NH)- thuộc chất ức chế với các đơn vị amino acid thuộc 2 Enzym có vai trò quan trọng, quyết định hiệu quả ức chế Enzym. Kết luận: Hoạt tính ức chế 2 Enzym của 5 hợp chất khảo sát có tương quan mật thiết với các yếu tố liên quan đến khả năng cho nhận điện tích bao gồm: hệ thống vòng thơm và nhóm -(NH2-NH)-. Từ khóa: Alpha-Glucosidase, Carbonic Anhydrase, Protein docking ABSTRACT ALPHA-GLUCOSIDASE AND CARBONIC ANHYDRASE INHIBITION BY Pd (II)-Hydrazide COMPLEXES IN DIABETES AND OBESITY TREATMENT Nguyen Truong Cong Minh, Bui Thi Hong Chau * Ho Chi Minh City Journal of Medicine * Supplement of Vol. 23 - No 1- 2019: 181-186 Background: The enzyme that plays a major role in carbohydrate metabolism is Alpha-Glucosidase. There are more approaches in order to treat diabetes by inhibiting the activity of this enzyme in the digestive process, reducing the rate of carbohydrate consumption of the body. Carbonic Anhydrase is a zinc-containing*Bộ môn Hoá Sinh, Khoa Y, Đại học Y Dược TP. Hồ Chí MinhTác giả liên lạc: ThS. Nguyễn Trương Công Minh ĐT: 0769635368 Email: congminh.ngtruong@gmail.com Chuyên Đề Nội Khoa 181Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 1 * 2019metalloprotein that catalyzes the conversion of carbon dioxide into bicarbonate ions. This enzyme participates inimportant biological processes of the body including: Gluconeogenesis, fat production. At the same time, it is alsothe goal of neurological disorders, obesity and peptic ulcer disease treatments. A number of metal and complexions, such as the metal ion complexes Pd (II) -Hydrazide, have been shown in many studies worldwide to showthe significant biological activity such as: Antifungal, antioxidant, etc., including the effect of supportingoverweight and obesity treatment when used as inhibitors of Alpha-Glucosidase and Carbonic Anhydrase. Objects: Contributing to understanding the inhibition mechanism, evaluating specific types of interactionsthat affect the inhibition of the two enzymes, playing an important role in regulating carbohydrate metabolism ofthe body. Methods: Using the computational chemistry methods including building and optimizing the structures ofthe five metal ion complexes Pd (II) -Hydrazide, modeling interactions with Alpha-Glucosidase and CarbonicAnhydrase, examining the relationship between docking energy and the experiment enzyme inhibitoryconcentration IC50. Results: The model of the inhibition of the two enzymes was constructed with the five metal ion complexesPd (II) -Hydrazide, in which the major interaction forces are: Electrostatic interaction, Hydrogen interaction, pi-cation interaction, pi-alkyl interaction, pi-sigma interaction and pi-pi interaction (T-shape). Electrostaticinteraction and pi interactions – between the aromatic rings, the -(NH2-NH)- group, belonging to the inhibitors,and the amino acid units of the two enzymes – play an important role in determining the enzyme inhibitory effect. Conclusion: Inhibition activity of two enzymes of five investigated compounds is strongly correlatedwith factors related to the ability of accepting and donating charges including aromatic ring systems and -(NH2-NH)- groups. Keywords: Alpha ...