tóm tắt luận án GÓP PHẦN NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ PHẢN ỨNG ESTERASE BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA TIN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN




TỐNG THỊ THU CÚC




GÓP PHẦN NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ PHẢN ỨNG ESTERASE
BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA TIN


Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý
Mã số: 60.44.01.19


DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC







Hà Nội – 2015

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

– Đại học Quốc gia Hà Nội

Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Hữu Thọ
Trường Đại học KHTN-ĐHQGHN;
GS. TS. Lâm Ngọc Thiềm
Trường Đại học KHTN-ĐHQGHN.
Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Quốc gia chấm
luận án tiến sĩ họp tại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
vào hồi giờ ngày tháng năm


Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
- Trung tâm Thông tin – Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội




1

MỞ ĐẦU
Luận án nghiên cứu một trong những phản ứng quan trọng

trong cơ thể sống: phản ứng thủy phân acetylcholine nhờ enzym
acetylcholinesterase. Phản ứng được mô phỏng bằng các phương pháp
hóa tin để làm rõ những yếu tố xác định hoạt tính của enzym.
Lý do lựa chọn đề tài
Ngày nay, cùng với sự hoàn thiện của các phương pháp tính
hóa lượng tử, sự xâm nhập của hóa học lý thuyết vào lĩnh vực xúc tác
enzym cũng ngày càng phát triển. Nghiên cứu hệ xúc tác enzym để
làm sáng tỏ bản chất hóa học của các phản ứng trong cơ thể sống đang
được nhiều nhà khoa học quan tâm. Một khi các phương pháp lý thuyết
thành công trong lĩnh vực này sẽ định hướng cho việc điều chỉnh, can
thiệp vào các quá trình diễn ra trong cơ thể sống trước khi thử nghiệm
trực tiếp trên cơ thể, hạn chế được rủi ro, nguy hiểm.
Đến nay, các phương pháp lý thuyết nghiên cứu hệ xúc tác
enzym đang trong quá trình hoàn thiện, vì vậy việc tiếp cận để cải tiến
các phương pháp này là một hướng phát triển được ưu tiên vì nó sẽ tạo
ra một bước nhảy vọt trong hóa lý thuyết, đưa lý thuyết tiến gần hơn
đến thực nghiệm.
Trong nhóm esterase, acetylcholinesterase là enzym có hoạt
tính cao và tham gia trực tiếp vào quá trình truyền dẫn xung thần kinh.
Bằng thực nghiệm, tác giả Harry C. Froede và Irwin B. Wilson đã sử
dụng phương pháp nguyên tử đánh dấu
3
H để khảo sát cơ chế của phản
ứng thủy phân acetylcholine nhờ xúc tác acetylcholinesterase và đề
xuất cơ chế acylenzym. Với mong muốn góp phần làm sáng tỏ cơ chế
đã được đề xuất từ thực nghiệm, chúng tôi sử dụng phương pháp hóa
tin trong đề tài "Góp phần nghiên cứu cơ chế phản ứng esterase
bằng phương pháp hóa tin".
2

Mục đích của luận án
Mục đích của luận án là tập trung làm sáng tỏ cơ chế xúc tác
của một nhóm enzym xúc tác cho phản ứng thủy phân - enzym
esterase, cụ thể là enzym acetylcholinesterase bằng các phương pháp
hóa tin.
- Nghiên cứu cơ chế giai đoạn acyl hóa của phản ứng thủy
phân acetylcholine nhờ xúc tác enzym ở cá đuối điện và ở người (theo
cơ chế acylenzym) nhằm làm rõ các yếu tố quyết định hoạt tính xúc
tác của enzym.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của một số chất ức chế
acetylcholinesterase.
Đối tượng
Đối tượng nghiên cứu của luận án là phản ứng thủy phân
acetylcholine nhờ xúc tác là enzym acetylcholinesterase (thuộc nhóm
esterase) ở cá đuối điện và ở người. Tác giả lựa chọn
acetylcholinesterase ở cá đuối điện là enzym có hoạt tính đặc biệt cao
và acetylcholinesterase ở người để định hướng cho những nghiên cứu
tiếp theo liên quan đến lĩnh vực hóa dược.
Phạm vi nghiên cứu
Luận án sử dụng các phương pháp hóa tin để làm rõ cơ chế
phản ứng thủy phân acetylcholine nhờ xúc tác enzym, đồng thời
nghiên cứu ảnh hưởng của một số chất đến hoạt tính của enzym.
Những chất này đã từng được sử dụng làm thuốc điều trị các chứng
bệnh liên quan đến rối loạn truyền dẫn xung thần kinh.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Về mặt khoa học: Những kết quả thu được từ các số liệu tính
toán sẽ góp phần làm tăng thêm vốn hiểu biết về cơ chế của các phản
ứng sinh học.
3

- Về mặt thực tiễn: Những đặc điểm biến đổi về mặt cấu trúc
và năng lượng phản ứng có thể gợi mở cho những ứng dụng mô phỏng
sinh học và điều chỉnh, can thiệp vào các quá trình xảy ra trong cơ thể
sinh vật.
Những điểm mới của luận án
- Trong luận án, tác giả đã sử dụng các phương pháp hóa tin
để khảo sát chi tiết phản ứng thủy phân acetylcholine nhờ enzym ở cá
đuối điện và ở người, phân tích, so sánh phản ứng ở hai trường hợp kể
trên để phân định vai trò của các yếu tố cấu trúc đối với hoạt tính của
enzym và chỉ rõ quá trình tạo phức với enzym đã hình thành.
- Đánh giá sơ bộ ảnh hưởng của một số chất ức chế đến phản
ứng bằng kĩ thuật protein docking và phương pháp QM/MM. Kết quả
cho thấy rằng 6 chất được khảo sát đều có khả năng neo đậu tại hốc
phản ứng để thực hiện chức năng ức chế của mình.
- Từ các số liệu thu được bằng các phương pháp hóa tin đã
khẳng định lại cơ chế đề xuất từ thực nghiệm là có cơ sở.
Bố cục của luận án
MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
CHƯƠNG 2. NGUỒN DỮ LIỆU VÀ CÔNG CỤ TÍNH TOÁN
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
KẾT LUẬN
KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN
ĐẾN LUẬN ÁN

4

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan đối tượng nghiên cứu

Esterase là nhóm enzym xúc tác cho quá trình thủy phân nhóm
chức este.
Acetylcholinesterase là enzym thuộc nhóm esterase, xúc tác
cho quá trình thủy phân acetylcholine, một chất dẫn truyền xung thần
kinh.
Acetylcholine Choline
1.1.1. Cấu trúc
Acetylcholinesterase ở các loài khác nhau có cấu trúc khác
nhau. Luận án nghiên cứu enzym ở hai loài: cá đuối điện và ở người.
a) Cấu trúc bậc 1:
Ở trạng thái hoạt hóa, phân tử acetylcholinesterase ở cá đuối
điện có 543 aminoaxit, phân tử acetylcholinesterase ở người có 583
aminoaxit. Trên cấu trúc bậc 1, ít thấy sự giống nhau giữa hai enzym.
Tâm xúc tác trên enzym ở cá đuối điện là Ser200, tâm xúc tác trên
enzym ở người là Ser203.
b) Cấu trúc bậc 2:
Cấu trúc bậc 2 của acetylcholinesterase ở cá đuối điện và ở
người có sự tương đồng về trật tự các đoạn xoắn α, gấp β, các cầu nối
sunfua.
c) Cấu trúc bậc 3:
Trong cả hai trường hợp, tâm xúc tác Ser nằm ở đáy một hốc
sâu trên phân tử enzym (hình 1.3).
5

Hình 1.3. Vị trí tâm xúc tác trên phân tử acetylcholinesterase
Trong cả 2 trường hợp, hốc phản ứng được bao quanh bởi các
aminoaxit có nhánh là vòng thơm.
d) Cấu trúc bậc 4:
Cấu trúc bậc 4 của acetylcholinesterase có thể gồm 1, 2, 4, 8,
12 đơn vị cấu trúc bậc 3 và các thành phần khác như glycolipid. Tuy

vậy, hoạt tính xúc tác của mỗi đơn vị acetylcholinesterase trong các
dạng cấu trúc này tương đương nhau. Do đó, trong luận án enzym được
mô phngr ở dạng monome.
1.1.2. Cơ chế của phản ứng xúc tác enzym
Với acetylcholinesterase, kết quả thực nghiệm xác nhận sự tạo
phức giữa enzym và cơ chất. Cơ chất trước tiên phản ứng với tâm xúc
tác nằm trên Ser200 ở cá đuối điện hoặc Ser203 ở người để tách ra
choline, sau đó tâm xúc tác đã bị acetyl hóa sẽ tái tạo lại bằng cách
phản ứng với phân tử nước.


6

1.1.3. Một số chất ức chế đối với acetylcholinesterase
Donepezil Galantamin Tacrin
Neostigmin Physostigmin Rivastigmin
1.2. Tình hình nghiên cứu
Cấu trúc của enzym đã được xác định bằng phương pháp
nhiễu xạ tia X và được lưu trũ trong ngân hàng cơ sở dữ liệu protein.
Nhiều chất ức chế acetylcholinesterase đã được thử nghiệm
lâm sàng, và đưa vào sử dụng để điều trị các chứng bệnh như
Alzheimer, Parkinson, tăng nhãn áp, … trong đó có các chất đã nêu ở
phần 1.1.3.
Harry C. Froede và Irwin B. Wilson bằng thực nghiệm đã đưa
ra bằng chứng về cơ chế acylenzym với Ser200/203 đóng vai trò tác
nhân nucleophin và His440/447 đóng vai trò xúc tác axit – bazơ.
1.4. Tổng quan phương pháp nghiên cứu
1.4.1. Phương pháp cơ học phân tử
Trong phương pháp cơ học phân tử, phân tử được mô hình
như hệ các quả cầu và lò xo, gồm các nguyên tử được giữ với nhau

bằng các liên kết. Các nguyên tử được xử lí theo cơ học cổ điển. Năng
lượng điện tử được mô tả dưới dạng motọ hàm tham số của các tọa độ
hạt nhân. Các tham số này được lấy phù hợp với thực nghiệm hay các
phương pháp tính toán mức cao hơn.
7

1.4.2. Phương pháp phiếm hàm mật độ
Phương pháp phiếm hàm mật độ dựa vào định lý Hohenberg
– Kohn khẳng định tồn tại tương ứng một – một giữa mật độ electron
và năng lượng của hệ. Năng lượng được biểu diễn dưới dạng một
phiếm hàm của mật độ electron. Phiếm hàm này được đưa vào để giải
phương trình Schrodinger.
1.4.3. Phương pháp kết hợp cơ học lượng tử - cơ học phân tử
(QM/MM)
Trong phương pháp QM/MM, phần trực tiếp tham gia vào
phản ứng hóa học (có sự hình thành, phá vỡ liên kết) được tính bằng
phương pháp cơ học lượng tử để đảm bảo độ chính xác, phần còn lại
được tính bằng phương pháp cơ học phân tử để tiết kiệm thời gian tính
toán.
1.4.4. Kĩ thuật protein docking
Protein docking là kĩ thuật mô hình hóa nhằm dự đoán vị trí
và cấu hình thuận lợi mà phân tử cơ chất có thể gắn kết trên phân tử
protein. Phân tử cơ chất được cho dịch chuyển trong không gian bao
quanh phân tử protein để tìm vị trí có năng lượng gắn kết âm nhất sử
dụng các hàm đánh giá và phương pháp tìm kiếm cực trị toàn cục khác
nhau.

8

CHƯƠNG 2. NGUỒN DỮ LIỆU VÀ CÔNG CỤ NGHIÊN CỨU

2.1. Nguồn dữ liệu
Cấu trúc enzym ở cá đuối điện và ở người được lấy từ ngân
hàng cơ sở dữ liệu protein, với mã lần lượt là 1EVE và 4EY4. Các
aminoaxit bị thiếu được bổ sung dùng phần mềm Acelrys Discovery
Studio 4.0 Visualizer và GaussView 5.0.8 và tối ưu lại dùng trường
lực Amber.
2.2. AutoDock Vina 1.1.1
AutoDock Vina được dùng để khảo sát docking. Trong
AutoDock Vina các thông số của hàm đánh giá được đặt sẵn từ kết quả
khớp với ngân hàng cơ sở dữ liệu PDB. Thuật toán tìm kiếm được sử
dụng là lặp đi lặp lại các bước đột biến và tối ưu cục bộ theo tiêu chuẩn
Metropolis.
2.3. Gaussian 09W và GaussView 5.0.8
Gaussian là phần mềm tính toán hóa học được sử dụng rộng
rãi, kết hợp với GaussView để hỗ trợ giao diện đồ họa. Các tính toán
QM/MM trong luận án được thực hiện trên Gaussian 09W.
Phân vùng QM bao gồm phân tử acetylcholine, tâm xúc tác
Ser200 ở cá đuối điện hoặc Ser203 ở người, nhánh của His440 ở cá
đuối điện hoặc His447 ở người, phần còn lại của phân tử enzym được
tính theo phương pháp MM (hình 2.4).
9


Hình 2.4. Phân vùng QM, MM cho hệ phản ứng thủy phân
acetylcholine nhờ xúc tác acetylcholinesterase

10

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.1. Kết quả khảo sát docking cho cơ chất acetylcholine

3.1.1. Kết quả docking đối với acetylcholinesterase ở cá đuối điện
Acetylcholine gắn kết thuận lợi nhất trong hốc phản ứng, định
hướng trên tâm xúc tác Ser200, nhóm amoni bậc 4 hướng định hướng
thẳng góc với vòng Trp84, năng lượng gắn kết là -4.8 kcal/mol (hình
3.5).
Hình 3.5. Trạng thái gắn kết có mức năng lượng thấp nhất của
acetylcholine lên enzym ở cá đuối điện
3.1.2. Kết quả docking đối với acetylcholinesterase ở người
Trong trạng thái có mức năng lượng gắn kết âm nhất,
acetylcholine định hướng trên tâm xúc tác Ser203, gốc amoni bậc 4
hướng về phía vòng Trp86 với mức năng lượng gắn kết -5.1 kcal/mol.
Vị trí gắn kết thuận lợi của acetylcholine phù hợp với kết quả
xác định tâm xúc tác từ thực nghiệm.
3.2. Kết quả tính QM/MM cho phản ứng thủy phân acetylcholine
nhờ xúc tác enzym ở cá đuối điện và ở người
3.2.1. Kết quả tính QM/MM cho phản ứng ở cá đuối điện
11

Phân tử acetylcholine được đưa vào hốc phản ứng theo định
hướng từ kết quả docking, tối ưu theo phương pháp QM/MM (EE)
được cấu trúc Tp_INT1 (hình 3.9).
Hình 3. 9. Cấu trúc tối ưu Tp_INT1
Khoảng cách C(24) và O(6) là 2.62 Å, phân tử acetylcholine
chưa thể hiện tương tác hóa học với tâm xúc tác nhưng phân tử
acetylcholine đã bị kéo giãn, momen lưỡng cực tăng từ 6.626 Debye
đến 9.638 Debye.
Cấu trúc tối ưu của trạng thái phức Tp_INT2 được thể hiện
trên hình 3.12. Phức có cấu trúc tứ diện tại C(24), nguyên tử H(14)
chuyển từ nhóm OH trong Ser200 sang N của His440 và quay hướng
tạo liên kết hydro với nguyên tử O(26).

12

Hình 3. 12. Cấu trúc tối ưu Tp_INT2
Trên hình 3.13 là cấu trúc tối ưu của trạng thái tách choline
Tp_INT3. Trong cấu trúc Tp_INT3, nguyên tử H(14) chuyển từ
His440 sang liên kết với O(26), liên kết C(24) – O(26) đã đứt hẳn.


Hình 3.13. Cấu trúc tối ưu Tp_INT3
13

Cấu trúc trạng thái chuyển tiếp giai đoạn tạo phức Tp_TS1
(hình 3.15) được khoanh vùng bằng cách quét thế theo khoảng cách
C(24) – O(6) từ trạng thái Tp_INT1 đến Tp_INT2.
Hình 3.15. Cấu trúc trạng thái chuyển tiếp
giai đoạn tạo phức Tp_TS1

Năng lượng hoạt hóa của giai đoạn tạo phức ở cá đuối điện là
4.581 kcal/mol.
Cấu trúc trạng thái chuyển tiếp giai đoạn tách choline Tp_TS2
(hình 3.18) được khoanh vùng bằng cách quét thế theo khoảng cách
N(11) và H(14) từ trạng thái Tp_INT2 đến Tp_INT3. Năng lượng hoạt
hóa của giai đoạn tách choline ở cá đuối điện là 7.598 kcal/mol.
14

Hình 3.18. Cấu trúc trạng thái chuyển tiếp
giai đoạn tách choline Tp_TS2
Trên hình 3.19 là sơ đồ biến đổi năng lượng chung cho 2 giai
đoạn. Năng lượng hoạt hóa cho giai đoạn acyl hóa ở cá đuối điện là
4.581 kcal/mol.

Hình 3. 19. Sơ đồ biến đổi năng lượng của quá trình tạo phức và
tách choline ở cá đuối điện
15

Tách riêng phần QM trong các trạng thái Tp_INT1, Tp_INT2,
Tp_INT3, tối ưu bằng phương pháp DFT/B3LYP, bộ hàm 6-31G(d)
với các điểm nút cắt cố định được các trạng thái Tp_Vir1, Tp_Vir2,
Tp_Vir3. Trong trạng thái Tp_Vir1, nguyên tử C trong nhóm este của
acetylcholine không còn định hướng trên tâm xúc tác (hình 3.21). Cấu
trúc trạng thái phức cũng không còn ổn định.
Hình 3. 21. Cấu trúc Tp_Vir1

Trong quá trình phản ứng, khoảng cách từ nguyên tử N trong
nhóm amoni bậc 4 của acetylcholine đến vòng Trp84 gần như không
đổi. Tách lấy phần QM cùng với Trp84 từ các cấu trúc Tp_INT1 và
Tp_INT2, tối ưu với các điểm nút cắt và vòng Trp84 cố định để được
các trạng thái Tp_Vir1Trp và Tp_Vir2Trp. Trong cấu trúc Tp_Vir1Trp
(hình 3.25), nguyên tử C trong nhóm este của acetylcholine định
hướng trên tâm xúc tác. Tuy vậy, cấu trúc phức vẫn không ổn định.
16

Hình 3.25. Cấu trúc Tp_Vir1Trp
Như vậy, vòng Trp84 có vai trò neo giữ đối với phần gốc
amoni bậc 4 để phân tử acetylcholine có định hướng phù hợp để phản
ứng xảy ra thuận lợi.
3.2.2. Kết quả tính QM/MM cho phản ứng ở người
Các cấu trúc Ho_INT1, Ho_INT2, Ho_INT3 cũng được tối ưu
theo phương pháp QM/MM (EE) và được thể hiện lần lượt trên các
hình 3.27, 3.30, 3.31.

Hình 3. 27. Cấu trúc tối ưu Ho_INT1
17

Hình 3.30. Cấu trúc Ho_INT2
Hình 3. 31. Cấu trúc Ho_INT3
Trong cấu trúc Ho_INT1, khoảng cách giữa C(24) và O(8) là
2.666 Å, lớn hơn khoảng cách tương ứng trong cấu trúc Tp_INT1.
Phân tử acetylcholine cũng bị kéo giãn và momen lưỡng cực tăng từ
6.626 Debye lên 9.606 Debye. Trong trạng thái phức Ho_INT2, sự
18

biến đổi độ dài liên tại tâm phản ứng nằm giữa trạng thái Tp_INT2 và
Tp_TS2.
Cấu trúc các trạng thái chuyển tiếp Ho_TS1 và Ho_TS2 được
khoanh vùng và thể hiện lần lượt trên hình 3.33 và 3.35.
Hình 3.33. Cấu trúc trạng thái chuyển tiếp giai đoạn tạo phức
ở người Ho_TS1
Hình 3.35. Cấu trúc trạng thái chuyển tiếp giai đoạn tách choline
ở người Ho_TS2
19

Sơ đồ biến đổi năng lượng cho giai đoạn tạo phức và tách
choline ở người được biểu diễn trên hình 3.36.
Hình 3.36. Sơ đồ biến đổi năng lượng của quá trình tạo phức và
tách choline ở người
Năng lượng hoạt hóa cho giai đoạn acyl hóa ở người là 11.943
kcal/mol, cao hơn so với trường hợp ở cá đuối điện.
Tương tự như trường hợp ở cá đuối điện, đối với enzym ở
người, vòng Trp86 có vai trò neo giữ gốc amoni bậc 4 trong phân tử
acetylcholine để phân tử có định hướng thuận lợi trên tâm xúc tác.

Qua khảo sát cơ chế phản ứng thủy phân acetylcholine nhờ
enzym ở cá đuối điện và ở người có thể rút ra các kết luận sau:
- Acetylcholine tạo phức với enzym tại tâm xúc tác trên
Ser200/203, quá trình này được cảm ứng bởi quá trình chuyển dịch
đồng thời của nguyên tử H trong nhóm OH trên Ser sang nguyên tử N
20

trong His440/447. His440/447 có vai trò như một xúc tác axit – bazơ.
Vòng Trp84/86 có vai trò neo giữ gốc amoni bậc 4 của acetylcholine
để phân tử có định hướng thuận lợi cho quá trình phản ứng.
- Phần còn lại của phân tử enzym, tương tác với cơ chất chủ
yếu qua tương tác tĩnh điện, vừa đóng vai trò làm bộ khung định hình
cho tâm xúc tác, vừa tạo ra trường điện tích giúp ổn định cấu trúc phức
và quyết định mức độ phản ứng.
3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của một số chất đến
acetylcholinesterase
Các chất được khảo sát bao gồm Donepezil, Galantamin,
Tacrin, Neostigmin, Physostigmin và Rivastigmin. Các phân tử của 6
chất được tối ưu bằng phương pháp DFT, phiếm hàm B3LYP, bộ hàm
cơ sở 6-31G(d), sau đó được đưa vào khảo sát docking.
3.3.1. Kết quả docking của Donepezil
Donepezil gắn kết thuận lợi tại hốc phản ứng của enzym ở cá
đuối điện với mức năng lượng gắn kết âm nhất ghi nhận được là -11.0
kcal/mol.
Đối với enzym ở người, trong 20 trạng thái có mức năng lượng
gắn kết âm nhất, Donepezil gắn kết thuận lợi tại hốc phản ứng và hõm
α (hình 3.52). Năng lượng gắn kết âm nhất khi Donepezil nằm trong
hốc phản ứng với giá trị là -9.4 kcal/mol.
21

Hình 3.52. Các vị trí gắn kết thuận lợi của Donepezil lên
acetylcholinesterase ở người
3.3.2. Kết quả docking của Galantamin
Galantamin gắn kết thuận lợi tại hốc phản ứng của
acetylcholinesterase ở cá đuối điện với mức năng lượng gắn kết -9.7
kcal/mol.
Với acetylcholinesterase ở người, Galantamin ghi nhận được
các trạng thái gắn kết thuận lợi tại hốc phản ứng và các hõm α, β, γ.
Năng lượng gắn kết thấp nhất với Galantamin trong hốc phản ứng là -
9.0 kcal/mol.
3.3.3. Kết quả docking của Tacrin
Tacrin gắn kết thuận lợi trong hốc phản ứng của enzym ở cá
đuối điện với mức năng lượng -8.6 kcal/mol.
Ở người, mức năng lượng gắn kết thấp nhất của Tacrin là -8.7
kcal/mol khi Tacrin nằm trong hốc phản ứng. Tacrin còn gắn kết thuận
lợi gần hõm α.
3.3.4. Kết quả docking của Neostigmin
22

Neostigmin gắn kết thuận lợi tại hốc phản ứng của enzym ở
cá đuối điện và ở người với mức năng lượng lần lượt là -7.5 kcal/mol
và -6.7 kcal/mol. Ở người, Neostigmin còn gắn kết thuận lợi tại hõm
α, γ.
3.3.5. Kết quả docking của Physostigmin
Physostigmin gắn kết thuận lợi tại hốc phản ứng của enzym ở
cá đuối điện và ở người với năng lượng lần lượt là -8.7 kcal/mol và -
7.7 kcal/mol. Với enzym ở cá đuối điện còn ghi nhận các trạng thái
gắn kết tại hõm α; với enzym ở người, ghi nhận các trạng thái gắn kết
tại hõm α, γ.
3.3.6. Kết quả docking của Rivastigmin

Trong trường hợp ở cá đuối điện, Rivastigmin gắn kết thuận
lợi tại hốc phản ứng với mức năng lượng -7.8 kcal/mol. Ở người,
Rivastigmin gắn kết thuận lợi trong hốc phản ứng, hõm β, γ. Mức năng
lượng gắn kết âm nhất khi Rivastigmin trong hốc phản ứng và bằng -
6.9 kcal/mol.
3.3.7. Ảnh hưởng của các chất ức chế khi gắn kết ngoài hốc phản
ứng
Các chất ức chế được đưa vào trạng thái phức Tp_INT2 và
Ho_INT2 với cấu hình gắn kết thuận lợi ngoài hốc phản ứng và tối ưu
lại bằng phương pháp QM/MM (EE). Kết quả cho thấy cấu trúc phức
vẫn ổn định khi có các chất ức chế gắn kết bên ngoài hốc phản ứng.
Từ những khảo sát sơ bộ ở trên có thể thấy ảnh hưởng chủ yếu
của Donepezil, Galantamin, Tacrin, Neostigmin, Physostigmin và
Rivastigmin là 6 chất này có khả năng gắn kết thuận lợi tại hốc phản
ứng, ngăn cản acetylcholine đi vào hốc phản ứng để tiếp cận tâm xúc
tác hoặc cản trở sản phẩm phản ứng khuếch tán ra khỏi hốc phản ứng.

23

KẾT LUẬN
Trong luận án, bằng các phương pháp hóa tin, nghiên cứu sinh
đã giải quyết được các vấn đề sau:
1. Góp phần nghiên cứu phản ứng thủy phân acetylcholine nhờ
enzym acetylcholinesterase ở cá đuối điện và ở người (giai đoạn acyl
hóa): khảo sát tiến trình phản ứng và tính năng lượng hoạt hóa trong
mỗi trường hợp. Kết quả cho thấy năng lượng hoạt hóa trong trường
hợp của cá đuối điện thấp hơn trong trường hợp của người. Trong cả
hai trường hợp, khi acetylcholine đi vào hốc phản ứng, phân tử
acetylcholine đã bị biến dạng theo hướng thuận lợi cho quá trình tạo
phức với enzym.

2. Làm rõ các yếu tố quyết định hoạt tính xúc tác của
acetylcholinesterase:
+ Acetylcholine hình thành cấu trúc phức với enzym tại tâm
xúc tác trên Ser200 trong trường hợp ở cá đuối điện hoặc Ser203 trong
trường hợp ở người;
+ Các aminoaxit His440 (ở cá đuối điện) hay His447 (ở người)
đều đóng vai trò là xúc tác axit – bazơ;
+ Trp84 (ở cá đuối điện), Trp86 (ở người) có vai trò neo giữ
gốc amoni bậc bốn của acetylcholine để cơ chất có định hướng thuận
lợi trên tâm xúc tác;
+ Phần còn lại của acetylcholinesterase đóng vai trò làm bộ
khung, đồng thời tạo trường điện tích ổn định cấu trúc phức và quyết
định mức độ phản ứng.
3. Đánh giá sơ bộ ảnh hưởng của một số chất ức chế (bao gồm
Donepezil, Galantamin, Tacrin, Neostigmin, Physostigmin,
Rivastigmin) đến phản ứng thủy phân acetylcholine nhờ enzym ở cá
đuối điện và ở người: cả 6 chất đều có khả năng gắn kết thuận lợi tại