– thaikhacminh@uphcm.edu.vn

NGHIÊN CỨU IN SILICO DỰ ĐOÁN CÁC CHẤT CÓ KHẢ NĂNG GẮN KẾT TRÊN MexR VÀ ArmR

Trần Gia Ân,¹ Trần Thái Sơn, ^1,2 , Nguyễn Ngọc Lê^1,3, Lê Minh Trí, ¹ Thái Khắc Minh¹

1Đại Học Y Dược Thành Phố Hồ Chí Minh; ²Trường Đại học Y Dược Huế; ³Trường Trung Cấp Y tế Vĩnh Long

– thaikhacminh@uphcm.edu.vn

Mở đầu

Bơm MexAB-OprM ở vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa được mã hóa bởi operon mexAB-oprM và chịu sự điều hòa của MexR, NalD và NalC. ArmR là một chất nội sinh có khả năng gắn kết với MexR, làm MexR bị biến đổi cấu dạng trở thành không còn khả năng gắn kết với vùng khởi động để phát huy tác dụng. Tương tác giữa MexR/ArmR là đích tác động tiềm năng cho việc phối hợp các thuốc kháng sinh trong điều trị P. aeruginosa kháng thuốc do sự trình diện quá mức của bơm ngược.

Mục tiêu

Đề tài được thực hiện với mục tiêu xây dựng các mô hình 3D-pharmacophore và mô hình mô tả phân tử docking trên cấu trúc ArmRC, MexR, rồi sau đó sàng lọc cơ sở dữ liệu trên ngân hàng DrugBank để dự đoán các chất có khả năng tương tác với MexR/ArmR.

Đối tượng – Phương pháp nghiên cứu

Mô hình 3D-pharmacophore được xây dựng dựa trên cấu trúc của MexR và ArmR. Các mô hình 3D- pharmacophore được sử dụng để sàng lọc ảo trên cơ sở dữ liệu của DrugBank. Mô hình docking được xây dựng dựa trên những chất thỏa mô hình 3D-pharmacophore để dự đoán khả năng gắn kết của các chất trên ArmR và MexR.

Kết quả

Mô hình 3D-pharmacophore 3 điểm được xây dựng dựa trên cấu trúc MexR gồm 1 điểm cho hydro hay tích điện dương, 1 điểm nhận hydro và 1 điểm kị nước. Mô hình docking trên 126 chất thỏa mô hình dự đoán có 6 chất có tiềm năng. Mô hình 3D-pharmacophore 5 điểm suy ra từ mô hình pharmacophore 8 điểm dựa vào cấu trúc ArmRC gồm 4 điểm kị nước, 3 điểm cho hydro và 1 điểm nhận hydro hay tích điện âm. Mô hình docking trên 39 chất thỏa mô hình 3D-pharmacophore 5 điểm dự đoán 3 chất có khả năng gắn kết với MexR.

Kết luận

Có tổng cộng 9 chất nghiên cứu được dự đoán có khả năng ức chế tương tác MexR/ArmR. Với những khảo sát tiếp theo thì đây có thể là sẽ những chất có tiềm năng được dùng làm thuốc trong điều trị các trường hợp đề kháng kháng sinh do bơm ngược.

Từ khóa: ArmR, Docking, MexR, 3D-Pharmacophore, Sàng lọc ảo

In silico models for the prediction of binding affinity between small molecules and MexR/ArmR Background -Objectives

The efflux pump MexAB-OprM in P. aeruginosa is transcripted from the mexAB-oprM operon and regulated by three repressors, MexR, NalD, and NalC. ArmR is an intrinsic peptide that may act allosterically to competitively prevent DNA binding by interacting with MexR. Inhibiting an interaction between MexR and ArmR is an interesting target for the treatment of P. aeruginosa resistant cases that overexpress multidrug efflux pump.

Methods

3D-pharmacophore models were developed on the structures of MexR and ArmR and were used to execute the virtual screening process based on the DrugBank Database. Docking studies were performed with the molecules matching these 3D-pharmacophore models.

Results

The three-feature pharmacophore model based on the structure of MexR includes 1 Don (H-bond donor) or Cat (cation), 1 Acc (H-bond acceptor) and 1 Hyd (hydrophobic centroid). The docking models of 126 small molecules matching these pharmacophore models suggested that 6 molecules bind to ArmR. The four-feature pharmacophore model eliciting from an eight-feature one based on the structure of ArmR includes 4 Hyd (hydrophobic centroid), 3 Don (H-bond donor) and 1 Acc (H-bond acceptor) or Ani (anion). The docking models of 39 small molecules matching the five-feature pharmacophore models suggested that 3 compounds can bind to MexR and prevent the interaction between MexR and ArmR.

Conclusion

The combination of 3D-pharmacophore models and docking studies indicated that 9 small molecules could be considered as MexR and ArmR interaction inhibitors. The information may be useful for finding new drugs against antimicrobial resistance due to multidrug efflux system overexpression.

Keywords: ArmR, Docking, MexR, 3D-Pharmacophore, Virtual screening.

Mở đầu

Bơm ngược MexAB-OprM ở P. aeruginosa là một trong những bơm ngược đề kháng thuốc rộng nhất với mức độ trình diện cao, được kiểm soát bởi các gen điều hòa mexR, nalC, nalD. MexR là chất điều hòa cơ bản của operon mexAB-oprM (8), khi MexR kết dính với operon sẽ ngăn sự phiên mã tạo thành bơm MexAB-OprM. NalC là một chất điều hòa khác có vai trò điều hòa mexAB-oprM bằng cách kiểm soát sự trình diện của ArmR, một peptid kháng ức chế được hiểu là ngăn chặn sự kết dính của MexR đến vùng vận hành của operon mexAB-oprM thông qua tương tác protein-peptid (8).

Hiện nay vẫn chưa có chất nào có khả năng ức chế tương tác MexR với ArmR. Do đó, nghiên cứu này sử dụng phương pháp in silico trên tập cơ sở dữ liệu của ngân hàng thuốc DrugBank (7) với mục tiêu sàng lọc các phân tử nhỏ có khả năng ức chế tương tác trên nhằm góp phần mở ra cơ hội tìm kiếm các thuốc mới, với một cơ chế mới, để đẩy lùi sự đề kháng kháng sinh do sự gia tăng trình diện bơm ngược MexAB-OprM.

Phương pháp nghiên cứu

Hiện vẫn chưa có cấu trúc hóa học nào tác động trên tương tác MexR/ArmR và cũng chưa có nghiên cứu nào đưa ra các chất có khả năng ức chế MexR/ArmR. Do đó, nghiên cứu này hướng tới tìm ra các dẫn chất có khả năng gắn kết với ArmR trên cơ sở cạnh tranh gắn kết với MexR hay các dẫn chất có thể gắn kết với MexR nhưng không làm thay đổi cấu dạng của MexR để MexR gắn kết được với ADN và phát huy tác dụng. Cụ thể, nghiên cứu được thực hiện với các bước như sau:

- Xây dựng mô hình 3D-pharmacophore dựa vào những acid amin quan trọng trên MexR, sàng lọc ảo với cơ sở dữ liệu của ngân hàng thuốc và xây dựng mô hình docking những chất thỏa trên ArmR.

- Xây dựng mô hình 3D-pharmacophore trên cấu trúc ArmR dựa vào các acid amin quan trọng, xây dựng mô hình docking trên MexR của những chất từ cơ sở dữ liệu của ngân hàng thuốc thỏa mô hình 3D-pharmacophore có được.

Quét đột biến alanin và tạo đột biến trên phức hợp protein-protein

Phức hợp MexRLL-ArmRC [PDB id: 3ECH (3)] được sử dụng làm dữ liệu đầu vào để quét đột biến.

Quá trình quét đột biến được thực hiện dựa vào công cụ trực tuyến Robetta server’s Computational Interface Alanine Scanning service (5). Các acid amin khi bị đột biến gây mất ổn định phức hợp được xác định thông qua giá trị ∆∆G (complex), giá trị này sẽ lớn hơn 1 kcal/mol nếu có đột biến. Quá trình tạo đột biến trên phức hợp 3ECH được thực hiện bởi phần mềm Sybyl-X 2.0 (6), sau khi xóa bỏ peptid ArmRC bằng phần mềm MOE 2008.10 (3)

Xây dựng mô hình 3D-Pharmacophore

Mô hình 3D-pharmacophore được xây dựng dựa trên các acid amin quan trọng dự đoán bằng phương pháp quét đột biến alanin trong tương tác giữa MexRLL và ArmRC. Nhóm guanidinium của Arg21 trên MexR tạo liên kết tĩnh điện và liên kết hydro với mạch chính của Tyr53; nhóm guanidinium của Arg21’

trên MexR tạo liên kết tĩnh điện và liên kết hydro với mạch nhánh carboxylate của Asp46. Nhóm imidazole ở mạch nhánh của His116 tạo liên kết hydro với nhóm hydroxyl ở mạch nhánh của Tyr48.

Phe17’ cùng các acid amin khác tạo túi kị nước tương tác với Tyr48 và Tyr53.

Mô hình 3D-pharmacophore được xây dựng bằng MOE 2008.10. Cơ sở dữ liệu ngân hàng DrugBank được tải về và xử lý để tạo cấu dạng với năng lượng được ghi nhận vào cơ sở dữ liệu xuất ra. Cơ sở dữ liệu này sẽ được sử dụng để sàng lọc ảo trên các mô hình 3D-pharmacophore xây dựng được. Kết quả thu được sẽ được tiến hành nghiên cứu trên mô hình mô tả phân tử docking để phân tích khả năng gắn kết của các dẫn chất tiềm năng.

Xây dựng mô hình mô tả phân tử docking

Thông tin về cấu trúc của ArmR là mô hình homology được xây dựng từ I-Tasser (1). Các protein được xử lý và chuẩn bị dựa vào công cụ LigX trong MOE 2008.10. Vùng tác động của protein được xác định dựa trên vị trí ligand và mở dần bán kính để bao phủ toàn bộ khoang cần dock (đủ các acid amin tham gia gắn kết MexRLL và ArmRC). Các phân tử hợp chất được xây dựng cấu trúc trong MOE 2008.10 và chuẩn bị bằng Sybyl X2.0. Chương trình tối thiểu hóa năng lượng sử dụng phương pháp Conj Grad, lựa chọn điểm dừng là thay đổi năng lượng nhỏ hơn 0,0001 kcal.mol^-1, điện tích từng phần Gasteiger-Huckel, số bước lặp lại tối đa là 10000 bước. Động lực học phân tử thực hiện với nguyên tắc gia nhiệt mô phỏng (Simulated Annealing). Chương trình tự động lặp lại 5 lần để tìm ra nhiều cấu dạng khác nhau cần thiết, sau đó tối thiểu hóa năng lượng lại một lần nữa và xác định năng lượng lập thể. Quy trình docking được tiến hành bằng phần mềm LeadIt 2.0.2 (2) với các tùy chọn: phương pháp đặt các mảnh ligand vào túi gắn kết là phép tam giác phân (Triangle Matching); số kết quả tối đa cho mỗi bước lặp là 1000, số kết quả tối đa cho mỗi sự phân mảnh ligand là 200, giữ lại 10 cấu dạng tốt nhất của mỗi phân tử hợp chất trong phức hợp gắn kết để tiếp tục phân tích tương tác. Cấu dạng tốt nhất là cấu dạng có điểm số docking (Score) âm nhất. Điểm số này là tổng năng lương tiêu thụ cho sự hình thành các tương tác gắn kết giữa phân tử hợp chất với mục tiêu tác động. Tương tác giữa phân tử hợp chất với mục tiêu tác động (các liên kết hydro, tương tác -, tương tác cation-, tương tác ion) được biểu diễn và phân tích bằng phần mềm MOE 2008.10. Các tương tác bề mặt van der Waals được phát hiện bởi sự tiếp xúc các bề mặt thân nước, kỵ nước giữa phân tử hợp chất và điểm gắn kết.

Kết quả

Quét đột biến alanin

Hiện chưa có cấu trúc MexR và ArmR hoàn chỉnh nên cấu trúc MexRLL và ArmRC trong phức hợp MexRLL/ArmRC sẽ được chọn làm đại diện vì chúng gần như tương đương với các protein hoàn chỉnh.

Phương pháp quét đột biến alanin được tiến hành nhằm mục đích dự đoán các acid amin quan trọng trong tương tác của MexRLL/ArmRC. Các acid amin quan trọng được dự đoán trên MexRLL là Arg21’, Phe17, His116 (với giá trị ∆∆G lần lượt là 3,36; 3,47; 2,02 kcal/mol); trên ArmR là Tryp45, Tyr48, Phe52, Tyr53 (với giá trị ∆∆G lần lượt là 6,55; 5,69; 5,12; 4,64 kcal/mol). MexRLL có 2 đột biến ở 2 vị trí Q106L và A110L ở cả 2 chuỗi. Trong đó, Q106L là acid amin glutamin đột biến thành leucin ở vị trí acid amin thứ 106; A110L là acid amin alanin đột biến thành leucin ở vị trí acid amin thứ 110. Acid amin leucin ở vị trí 106 (Ala106) không ảnh hưởng đến tương tác của ArmRC và MexRLL, acid amin leucin ở vị trí 110 (Ala110) ảnh hưởng đến các tương tác giữa 2 chuỗi, cụ thể là Ala110 sẽ hình thành tương tác kị nước với His107, Val126 và Ala129. Nhưng đột biến ở 2 vị trí này nằm xa nơi liên kết với ArmRC cũng như nơi liên kết với ADN (7). Do đó, tiến hành đột biến lại MexRLL tại 2 vị trí acid amin 106 và 110 ở cả 2 chuỗi để thu được MexR.

Mô hình 3D-pharmacophore

Mô hình pharmacophore dựa trên cấu trúc MexR

Hai mô hình 3D-pharmacophore A01 (với liên kết hydro giữa Arg21’ và Asp46) và A02 (với liên kết tĩnh điện giữa Arg21’ và Asp46) được xây dựng gồm 3 điểm: một cho nhóm cho liên kết hydro (Don) tương ứng với vị trí nhóm cho hydro trên acid amin Arg21’ (mô hình A01) hoặc một đại diện cho nhóm tích điện dương (Cat) tương ứng với vị trí nhóm tích điện tích dương trên acid amin Arg21’ (mô hình A02), một cho nhóm nhận liên kết hydro (Acc) tương ứng với vị trí nhóm nhận hydro trên acid amin His116, và một cho tương tác kị nước (Hyd) tương ứng với vị trí nhóm kị nước trên acid amin Phe17.

Phân tử arginin có nhóm guanidinium với 2 gốc -NH2 nên mỗi mô hình pharmacophore A01, A02 được chia thành 2 tập con A01a, A01b, A02a, A02b (mỗi tập con tương ứng với 1 gốc –NH2 trong phân tử guanidinium). Sự khác nhau ở vị trí gốc –NH2 ở phân tử arginin dẫn đến sự khác nhau về khoảng cách giữa các điểm trong các mô hình pharmacophore A01a và A01b, cũng như A02a và A02b.

Mô hình pharmacophore dựa trên cấu trúc ArmRC

Có tổng cộng 8 vị trí tạo tương tác từ 4 acid amin Trp45, Tyr48 , Phe52, và Tyr53. Vì nhóm guanidinium của Arg21 của MexR tạo liên kết tĩnh điện và liên kết hydro với Tyr53 nên có 2 mô hình pharmacophore B01 và B02 được thành lập dựa trên sự khác biệt về loại liên kết tại vị trí nhóm guanidinium của Arg21.

Mô hình pharmacophore 8 điểm được xây dựng bao gồm: ba điểm đại diện cho nhóm cho liên kết hydro (Don) tương ứng với vị trí nhóm cho hydro trên acid amin Trp45, Tyr48, Tyr53; bốn điểm đại diện cho tương tác kị nước (Hyd) tương ứng với vị trí nhóm kị nước trên cả 4 acid amin, và một điểm đại diện cho nhóm nhận liên kết hydro (Acc) (pharmacophore B01) hay nhóm tích điện âm (pharmacophore B02) tương ứng với vị trí nhóm nhận hydro hay nhóm tích điện âm trên acid amin Tyr53.

Mô hình pharmacophore 8 điểm có tính chọn lọc quá cao nên không sàng lọc được chất nào có thể thỏa mô hình trên. Với mong muốn tìm được các dẫn chất có khả năng ức chế tương tác MexR/ArmR, mô hình pharmacophore 5 điểm được xây dựng dựa trên mô hình pharmacophore 8 điểm. Lấy 5 điểm bất kì trong 8 điểm trên để tạo thành một mô hình pharmacophore. Như vậy tổng cộng số lượng mô hình pharmacophore thu được từ B01 là 56 ), và B02 là 35 ( ).

Sàng lọc ảo

Các mô hình 3D-pharmacophore xây dựng được sử dụng để sàng lọc với cơ sở dữ liệu 1554 chất từ ngân hàng DrugBank. Trong đó, số chất thỏa mô hình A01 là 119 chất, A02 là 5 chất, và cả A01 và A02 là 2 chất. Với 91 mô hình pharmacophore 5 điểm xây dựng được, sau khi sàng lọc có 13 chất chỉ thỏa pharmacophore B01, 1 chất thỏa cả pharmacophore B01 và B02. Các dẫn chất thỏa mô hình pharmacophore B01 có cấu trúc đa dạng vì pharmacophore B01 bao gồm 91 mô hình pharmacophore 5 điểm. Vì vậy, các dẫn chất có thể có cấu trúc vòng, cồng kềnh phức tạp để thỏa các mô hình pharmcophore với các điểm có vị trí trong không gian xa nhau hoặc dẫn chất có thể không có cấu trúc vòng hay chỉ có cấu trúc vòng đơn giản để thỏa các mô hình pharmacophore với các điểm có vị trí trong không gian không xa nhau.

Mô hình mô tả phân tử docking

Mô hình mô tả phân tử docking trên ArmR

Trên ArmRC, bán kính khoang cần mở là 12,5 Å để bao phủ toàn bộ các acid amin tham gia liên kết MexR và ArmRC. Tiến hành docking tập 01 (119 chất chỉ thỏa pharmacophore A01), tập 02 (5 chất chỉ thỏa pharmacophore A02) và tập 03 (2 chất thỏa cả pharmacophore A01 và A02) vào khoang gắn kết vừa tạo. Kết quả docking được trình bày trong Bảng 1.

Các chất dock không thành công vào khoang gắn kết có cấu trúc cồng kềnh hơn so với phần lớn các hợp chất còn lại. Bề mặt liên kết với MexR trên ArmRC là một bề mặt uốn lượn, gồ ghề. Các acid amin quan trọng tập trung ở phần đuôi của ArmR nên khá xa các acid amin khác. Đồng thời, acid amin Phe52 gần như bị che khuất bởi Tyr53 và nằm lệch hẳn về phía sau so với 3 acid amin quan trọng còn lại. Chính vì vậy, dẫn chất có thể liên kết với cả 4 acid amin và tương tác với các chất trên bề mặt liên kết đòi hỏi phải có sự tương thích rất cao về mặt cấu dạng.

Đa số các cấu trúc có tương tác mạnh với khoang gắn kết bằng cách tạo liên kết hydro với Arg38, Arg41, Trp45, Leu47, His51 và tương tác kị nước với Ala40, Arg41, Arg42, Trp45, Leu47, Tyr48, Phe52, Tyr53. Bốn acid amin trên ArmRC đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành liên kết giữa MexRLL và ArmRC là Trp45, Tyr48, Phe52 và Tyr53 cũng tham gia hình thành liên kết với các chất này. Tiến hành phân tích trên tần suất tương tác giữa các acid amin trong khoang gắn kết với các chất nghiên cứu cho thấy acid amin His51, Leu47, Tyr53, Ala40, Tyr48, Trp45, Phe52 chiếm tần suất tương tác cao nhất. Trong đó, tần suất tương tác của 4 acid amin quan trọng là Tyr53, Tyr48, Trp45, Phe52 đều có số ligand tương tác khá cao trong các acid amin trong khoang gắn kết. Trong 4 acid amin quan trọng thì Trp45 có giá trị ∆∆G cao nhất [∆∆G (complex) = 6,55 kcla/mol] nên có thể Trp45 đóng vai trò quan trọng trong liên kết giữa MexRLL và ArmRC. Việc ngăn cản sự gắn kết giữa MexR và ArmRC tại vị trí acid amin này có thể sẽ ức chế việc gắn kết giữa MexR và ArmR vì các liên kết khác lúc này có thể sẽ lỏng lẻo và không hoàn chỉnh.

Bảng 1. Kết quả docking trên ArmRC

Tập 01 Tập 02 Tập 03

Thỏa pharmacophore 119 chất 5 chất 2 chất

Dock không thành công 38 chất 1 chất 1 chất

Dock thành công 81 chất 4 chất 1 chất

Trong các chất được nghiên cứu mô hình mô tả phân tử docking, những chất có tiềm năng bao gồm DB00895 (tạo được tương tác với 3 trong 4 acid amin quan trọng), DB00923, DB00267, DB00430, DB01212, DB06590 (tạo được tương tác với Trp45) (Hình 1). Hầu hết các dẫn chất có tương tác với Trp45 qua liên kết hydro đều có khung cấu trúc chung của kháng sinh cephalosporin (Hình 2). Các dẫn chất của tập 01 có tương tác với Trp45 và điểm số docking thấp có cấu trúc chung trình bày ở Hình. Hai dẫn chất có điểm số docking cao DB00267 (-17,874 kJ/mol), DB01212 (-20,426 kJ/mol), và đều có cấu trúc của methoxyimino-cephalosporin (Hình 2).

Mô hình mô tả phân tử docking trên MexR

Trên MexR, bán kính khoang cần mở là 15 Å để bao phủ toàn bộ các acid amin tham gia liên kết MexRLL và ArmRC. Tiến hành docking tập 04 (13 chất chỉ thỏa pharmacophore B01), tập 05 (1 chất thỏa cả pharmacophore B01 và B02) vào khoang gắn kết vừa tạo. Kết quả docking được trình bày trong Bảng 2.

(1) (2)

(3)

Hình 1. Tương tác với các acid amin trong khoang gắn kết của (1) DB00267 (-17,874 kJ/mol), (2) DB01212 (-20,426 kJ/mol), (3) DB04786 (31,711 kJ/mol)

Bảng 2. Kết quả docking trên MexR sau khi được đột biến lại

Tập 04 Tập 05

Thỏa pharmacophore 13 chất 1 chất

Dock không thành công 5 chất 1 chất

Dock thành công 8 chất 0 chất

Hầu hết các chất dock không thành công vào khoang gắn kết có cấu trúc cồng kềnh hơn so với phần lớn các hợp chất còn lại. Đa số các cấu trúc có tương tác mạnh với khoang gắn kết bằng cách tạo liên kết hydro với Arg21’, Arg21, His41’, Thr22, Gln18 và tương tác kị nước với Phe17, Phe17’, Pro37, Pro37’. Hai acid amin được dự đoán đóng vai trò quan trọng trên MexRLL trong việc hình thành liên kết giữa MexRLL và ArmRC là Arg21’, Phe17 cũng tham gia hình thành liên kết với các chất này. Tiến hành phân tích trên tần suất tương tác giữa các acid amin trong khoang gắn kết với các chất nghiên cứu cho thấy acid amin Arg21’, Phe17, Gln18’, His41 chiếm tần suất tương tác cao nhất. Trong đó, tần suất tương tác nhiều nhất là acid amin Arg21’ tương tác với 8 phối tử. Đối với các chất tiềm năng có khả năng tương tác với MexR để ức chế sự tương tác MexR/ArmR là phải có các nhóm thế kị nước như vòng phenyl hay dây carbon trong phân tử và nhóm thế nhận hydro như –C=O trong nhóm - NHCO được ưu tiên gắn trên khung hơn. Dẫn chất DB04786 (Hình 1) có điểm số docking thấp nhất là -35,238 kJ/mol bằng cách tạo tương tác với 2 trong 3 acid amin quan trọng được dự đoán là Arg21’ và Phe17. Cụ thể DB04786 nhận liên kết hydro từ nhóm amin trên Arg21 và Arg21’, đồng thời tạo tương tác kị nước với Phe17 và Phe17’.

(I)

(II)

X = dị vòng tetrazol hay triazin R1 = các dị vòng kỵ nước

(III)

Hình 2. (I) Cấu trúc chung của các kháng sinh cephalosporin. (II) Cấu trúc chung của các dẫn chất có điểm số docking thấp trong tập 01 có tương tác với Trp45. (III) Khung cấu trúc methoxyimino- cephalosporin

Kết luận

Nghiên cứu này đã xây dựng được các mô hình sàng lọc ảo các chất có khả năng ức chế tương tác MexR/ArmR dựa trên hai phương pháp chủ đạo là 3D-pharmacophore và mô tả phân tử docking, sử dụng thông tin về cấu trúc của MexR, ArmR. Các mô hình này có thể áp dụng để sàng lọc các chất có khả năng gắn kết, tương tác với MexR và ArmR. Kết quả nghiên cứu gợi ý rằng cần quan tâm đến các dẫn chất có cấu trúc khung cephalosporin với nhóm thế R3 có chứa gốc thiomethyl trong tìm kiếm những thuốc mới có khả năng ức chế tương tác MexR/ArmR trên cơ sở cạnh tranh gắn kết với MexR trên ArmR. Với việc sàng lọc trên cơ sở dữ liệu 1554 chất của ngân hàng thuốc DrugBank dựa vào mô hình 3D-pharmacophore và mô hình mô tả phân tử docking xây dựng được, kết quả cho thấy có 6 chất có tiềm năng ức chế tương tác MexR/ArmR theo cơ chế cạnh tranh với MexR khi liên kết với ArmR, 3 chất có tiềm năng ức chế tương tác MexR/ArmR theo cơ chế cạnh tranh với ArmR khi liên kết với

MexR. Những chất này đều có tiềm năng ức chế tương tác MexR/ArmR, do đó có nhiều hy vọng sẽ chống lại sự đề kháng kháng sinh ở P. aeruginosa do gia tăng trình diện bơm ngược MexAB-OprM.

Nghiên cứu này góp phần tạo tiền đề cho những nghiên cứu tiếp theo trên thực nghiệm về tác động ức chế tương tác MexR/ArmR của các dẫn chất có tiềm năng, đặc biệt là các kháng sinh cephalosporin thế hệ III.

Lời cảm ơn: Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ Phát triển khoa học và công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) trong đề tài mã số 106-YS.05-2016.04 (cho Lê Minh Trí).

Tài liệu tham khảo

1. I-Tasser, http://zhanglab.ccmb.med.umich.edu/I-TASSER/, 13/5/2016.

2. LeadIt 2.0.2, www.biosolveit.de/, Truy cập ngày 13/5/2016.

3. MOE 2008.10, www.chemcomp.com/MOE-Molecular_Operating_Environment.htm. Truy cập ngày 13/5/2016.

4. RCSB Protein Data Bank, www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=3ECH. Truy cập ngày 10/5/2016.

5. Robetta server’s Computational Interface Alanine Scanning service, robetta.bakerlab.org. Truy cập ngày 13/5/2016.

6. Sybyl-X Suite, www.certara.com/software/molecular-modeling-and-simulation/sybyl-x-suite/.

Truy cập ngày 13/5/2016.

7. The DrugBank Database, www.drugbank.ca/. Truy cập ngày 18/6/2016.

8. Wilke M. S., Heller M., Creagh A. L., Haynes C. A., Mclntosh L. P., Poole K., Strynadka N. C.

(2008). The crystal structure of MexR from Pseudomonas aeruginosa in complex with its antirepressor ArmR. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 105(39):14832-14837.