Thiết kế, sàng lọc một số dẫn xuất flavonoid và đánh giá hoạt tính gây độc lên dòng tế bào Hela dựa vào các tính toán hóa lượng tử (Luận án tiến sĩ)

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan luận án này là kết quả nghiên cứu thực sự của cá nhân dưới sự
hướng dẫn của PGS.TS. Phạm Văn Tất, trường Đại học Hoa Sen và PGS. TS. Trần
Dương, trường Đại học Sư Phạm – Đại học Huế.
Luận án được thực hiện tại trường Đại học Khoa Học – Đại học Huế. Chưa từng
có kết quả nghiên cứu tương tự được công bố dưới bất cứ hình thức nào trước khi
thực hiện luận án. Một phần kết quả của công trình này đã được công bố trên: Tạp
chí Hóa học và Ứng dụng, Tạp chí Hóa học, Tạp Chí Khoa học và Công nghệ trường Đại học Khoa học – Đại học Huế, Tạp chí Đại học Huế, Tạp chí
Computational Chemistry, Cogent Chemistry, Taylor Francis, Tạp chí Organic &
Medicinal Chemistry International Journal (OMCIJ), Tạp chí Natural products
research.
Ký tên

Bùi Thị Phương Thúy

i


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận án trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS.
Phạm Văn Tất, Trường Đại học Hoa Sen; PGS. TS. Trần Dương, Trường Đại học
Sư Phạm Huế đã giao đề tài, hướng dẫn trực tiếp và truyền đạt những kinh nghiệm
và kiến thức quý báu, tận tình chỉ dẫn, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp
đỡ em hoàn thành luận án này.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến GS.TS. Trần Thái Hòa, TS. Trần Xuân
Mậu, TS. Nguyễn Thị Ái Nhung - Khoa Hóa, Trường Đại học Khoa Học Huế. Các
thầy cô đã giúp đỡ, động viên và chỉ dạy nhiều kiến thức quý báu trong quá trình
em học tập tại trường.
Em xin gửi lời cảm ơn các Thầy Cô trong Khoa Hóa, các Thầy Cô trong Khoa
Sau đại học và toàn thể Ban Giám hiệu Trường Đại học Khoa Học Huế đã cho phép
và tạo mọi thuận lợi cho em hoàn thành luận án này.

Em xin gửi lời cảm ơn đến TS. Phùng Văn Trung, TS. Hoàng Thị Kim Dung
Viện Hoá học – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam TP. Hồ Chí Minh
đã giúp đỡ em trong quá trình làm luận án.
Em xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS. Nguyễn Hùng Huy, Khoa Hoá, Trường Đại
học Khoa học Tự Nhiên – ĐHQGHN đã giúp đỡ, tận tình chỉ dẫn em trong quá
trình làm luận án.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành gia đình, bạn bè đã động viên, giúp đỡ cho tôi
hoàn thành luận án này.
Ký tên

Bùi Thị Phương Thúy

ii


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ANOVA

Phân tích phương sai

ARE, %

Giá trị tuyệt đối của sai số tương đối

Bond

Liên kết

Cal

Tính toán (Calculation)

SKC

Sắc kí cột

COSY

1

d

Đỉnh đôi (doublet)

dd

Mũi đôi của mũi đôi (duplet of duplet)

DEPT

Phổ DEPT (Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer)

DMSO

Dimethyl sulfoxide (CH3)2S=O

Exp

Thực nghiệm (Experiment)

EtOAc

Ethyl acetate (CH3COOC2H5)

EtOH

Ethanol (C2H5OH)

E-State

Trạng thái điện tử (electrotopological state)

GI50

H-1H (Correlation Spectroscopy)

Nồng độ thuốc ức chế 50% sự phát triển của tế bào gây ung thư
(50% Growth Inhibition)

pGI50

pGI50= -log(GI50)

pGI50,exp

Giá trị pGI50 thực nghiệm

pGI50,pr

Giá trị pGI50 dự đoán

HMBC

HSQC

Phổ tương tác đa liên kết hai chiều dị hạt nhân (Heteronuclear
Multiple Bond Vorrelation)
Phổ tương tác hai chiều trực tiếp dị hạt nhân (heteronuclear single
quantum coherence)

HPV

Vi rút u nhú ở người (Human Papillomavirus)

IR

Phổ hồng ngoại (Infrared Spectroscopy)
iii


LV

Biến ẩn (Latent Variables)

LogP

Giá trị logarit hệ số phân tán

Linear

Tuyến tính

m

Mũi đa (multiplet)

MM+

Phương pháp cơ học phân tử MM

MARE, %

Giá trị trung bình của ARE, %

MSE

Sai số trung bình bình phương (Mean Squared Error)

MS

Phổ khối (mass spectrometry)

MetOH

methanol (CH3OH)

Nonlinear

Phi tuyến tính

NMR

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân

OD

Phương pháp đo mật độ quang (Optical Density)

PCA

Phân tích thành phần chính (Principal Components Analysis)

PCR

Hồi qui thành phần chính (Principal Components Regression)

PLS

Bình phương cực tiểu riêng phần (Partial Least Squares)

QSPR

QSAR

QESAR

QSDAR

QSSR
Q2

Quan hệ định lượng cấu trúc - tính chất
(Quantitative Structure - Property Relationship)
Quan hệ định lượng cấu trúc - hoạt tính
(Quantitative Structure - Activity Relationship)
Quan hệ định lượng giữa cấu trúc điện tử và hoạt tính sinh học
(Quantitative Electronic Structure - Activity Relationship)
Quan hệ định lượng giữa cấu trúc phổ NMR và hoạt tính sinh học
(Quantitative Spectrum Data - Activity Relationship)
Quan hệ định lượng cấu trúc - cấu trúc
(Quantitative Structure - Structure Relationship)
Hệ số tương quan đánh giá chéo (Cross-validation correlation
coefficient)

R2tr

Hệ số tương quan R2 luyện

R2pr

Hệ số tương quan R2 dự đoán

iv


R2ad

R2hiệu chỉnh

Rf

Hệ số lưu giữ (Retention Factor)

SAR

Quan hệ cấu trúc hoạt tính (Structure - Activity Relationship)

s

Đỉnh đơn (singlet)

SRB

Sulforhodamine B

SK

Sắc ký

SKLM

Sắc ký lớp mỏng

t

Mũi ba (triplet)

TCA

Trichloroacetic acid

UV

Phổ UV (Ultraviolet Spectroscopy)

J (Hz)

Hằng số ghép (Hz) (Coupling constant Hz)

1

H-NMR

13

C-NMR

(ppm)
QSARMLR
(3.16)
QSARMLR
(3.17)
QSARMLR
(3.19)

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (Hydrogen Nuclear Magnetic
Resonance)
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon 13 (Carbon Nuclear Magnetic
Resonance)
Độ dịch chuyển hóa học (chemical shift) tính bằng ppm

QSARMLR phương trình 3.16
QSARMLR phương trình 3.17
QSARMLR phương trình 3.19

v


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1 Năng lượng tối thiểu (kcal/mol) của phân tử isoflavone (isofla-30)................................................. 63
Bảng 3.2 Tham số moment lưỡng cực (µ) của các flavonone và isoflavone ................................................... 65
Bảng 3.3 Ảnh hưởng của loại biến độc lập đến giá trị R2tr............................................................................... 67
Bảng 3.4 Ảnh hưởng của số biến độc lập đến giá trị R2tr, R2pr, SE................................................................... 67
Bảng 3.5 Ảnh hưởng của số nơ ron ẩn đến giá trị R2tr ..................................................................................... 68
Bảng 3.6 Ảnh hưởng của cấu trúc mạng đến giá trị R2tr và R2pr ....................................................................... 68
Bảng 3.7 Ảnh hưởng của hàm truyền đến giá trị R2tr và R2pr ........................................................................... 69
Bảng 3.8 Ảnh hưởng của moment và sai số luyện đến R2tr .............................................................................. 69
Bảng 3.9 Các mô hình tuyến tính QESARMLR (k = 2 - 10) và giá trị thống kê ................................................ 71
Bảng 3.10 Giá trị thống kê và các mô hình QESARMLR (với k = 5 - 7) ........................................................... 72
Bảng 3.11 Giá trị thống kê và giá trị đóng góp GMPmxi,% của nguyên tử trong các mô hình QESARMLR (với
k = 5 – 7) .......................................................................................................................................................... 73
Bảng 3.12 pGI50 của nhóm kiểm tra dự đoán từ mô hình QESARMLR, QESARANN ........................................ 75
Bảng 3.13 Các mô hình QSDARMLR và các giá trị thống kê ........................................................................... 76
Bảng 3.14 Giá trị thống kê, các hệ số và phần trăm đóng góp của các độ dịch chuyển hóa học i trong các mô
hình QSDARMLR .............................................................................................................................................. 77
Bảng 3.15 Hoạt tính pGI50,pr của các dẫn xuất kiểm tra và các giá trị ARE,% từ các mô hình QSDARMLR (với
k = 7) và QSDARANN với kiến trúc I(7)-HL(2)-O(1) ....................................................................................... 79
Bảng 3.16 Mối tương quan của các hợp chất sử dụng mô tả điện tích nguyên tử............................................ 81
Bảng 3.17 Tính chất hóa lý và hoạt tính kháng ung thư pGI 50 của các hợp chất nghiên cứu bằng mô hình
QSSRMLR và các chất dùng để dự đoán ........................................................................................................... 82
Bảng 3.18 Các mô hình QSARMLR (k từ 2 đến 10) với các giá trị R2, R2pred và MSE ...................................... 86

Bảng 3.19 Các giá trị thống kê và giá trị phần trăm đóng góp MPmxi,% và GMPmxi,% đối với các tham số mô
tả phân tử 2D và 3D trong các mô hình QSAR MLR (với k là 8, 9 và 10) .......................................................... 87
Bảng 3.20 Hoạt tính sinh học pGI50 của nhóm kiểm tra từ các mô hình QSARMLR (3.16) và QSARANN(1) ..... 90
Bảng 3.21 Các mô hình QSARMLR (k từ 2 đến 10) với các giá trị R2, R2pred và MSE ...................................... 91
Bảng 3.22 Các giá trị thống kê và phần trăm đóng góp MPmxi,%, GMPmxi,% của các tham số mô tả phân tử
2D, 3D trong các mô hình QSARMLR (với k bằng 5, 6, 7) ............................................................................... 92
Bảng 3.23 Hoạt tính sinh học pGI50 của nhóm kiểm tra từ các mô hình QSARMLR (3.17), QSARPCR và
QSARPCA-ANN ................................................................................................................................................... 95
Bảng 3.24 Các mô hình QSARMLR với các giá trị R2tr , SE và R2pr tương ứng .................................................. 97
Bảng 3.25 Các giá trị thống kê và phần trăm đóng góp MPmxi,%, GMPmxi,% của điện tích nguyên tử trong
các mô hình QSARMLR..................................................................................................................................... 99
Bảng 3.26 Hoạt tính pGI50 trong nhóm kiểm tra dự đoán từ các mô hình QSARMLR (3.19), QSARPLS (3.20) và
QSARANN(2) .................................................................................................................................................... 100
Bảng 3.27 Phần trăm gây độc tế bào GI50 (µg/ml) của các mẫu khảo sát trên dòng tế bào Hela ở các nồng độ
khác nhau ....................................................................................................................................................... 112

vi


Bảng 3.28 Giá trị GI50 (µg/ml) và pGI50 của các mẫu flavonoid khảo sát từ thực nghiệm in vitro ................ 113
Bảng 3.29 Hoạt tính pGI50 của các flavone và isoflavone mới được dự đoán từ mô hình QESARMLR và
QESARANN..................................................................................................................................................... 114
Bảng 3.30 Hoạt tính pGI50 của flavone và isoflavone mới được thiết kế và dự đoán từ mô hình QSDAR MLR
(M1) và QSDARANN (M2) ............................................................................................................................. 116
Bảng 3.31 Tính chất hóa lý và giá trị hoạt tính kháng ung thư pGI 50 của nhóm dẫn xuất flavone và isoflavone
tương tự được nghiên cứu từ mô hình QSSRMLR ........................................................................................... 118
Bảng 3.32 Giá trị pGI50,pr từ 3 mô hình QSSRMLR, QSEARMLR và QSDARMLR ............................................ 119
Bảng 3.33 Nhiệt độ nóng chảy thực nghiệm và dự đoán từ mô hình QSSRMLR của các dẫn xuất flavonoid chiết
xuất. ............................................................................................................................................................... 120
Bảng 3.34 Hoạt tính sinh học pGI50 của hai hợp chất phân lập ZZL1, ZZL2 từ các mô hình QSARMLR (3.16)

và QSARANN(1) .............................................................................................................................................. 121
Bảng 3.35 Hoạt tính GI50 (µM) của 10 hợp chất mới nhận được từ mô hình QSAR ANN(1 ............................. 122
Bảng 3.36 Hoạt tính sinh học pGI50 của nhóm kiểm tra và hai hợp chất phân lập luteolin và daidzin từ các mô
hình QSARMLR (3.18), QSARPCR và QSARPCA-ANN ....................................................................................... 123
Bảng 3.37 Hoạt tính kháng ung thư pGI50 của 5 hợp chất mới được dự đoán từ mô hình QSARPCA-ANN ) .... 124
Bảng 3.38 Hoạt tính pGI50 trong nhóm kiểm tra dự đoán từ các mô hình QSARMLR (3.19), QSARPLS (3.20) và
QSARANN (2) .................................................................................................................................................. 125
Bảng 3.39 Hoạt tính kháng ung thư pGI50 của 5 hợp chất mới thiết kế bằng cách gắn nhóm thế vào vị trí C6,
C3’ của quercetin, dự đoán từ mô hình QSARANN(2) ....................................................................................... 125

vii


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Mối liên quan định lượng cấu trúc, tính chất, độ phản ứng, hoạt tính ................................................ 7
Hình 1.2 Giản đồ Venn mối liên quan định lượng cấu trúc và tác dụng [93] .................................................... 7
Hình 1.3 Mô hình hồi quy tuyến tính với (p = 2) [51, 66] .............................................................................. 15
Hình 1.4 Hồi quy đa biến thường với p = 2, N = 3 [51, 66] ............................................................................ 18
Hình 1.5 Ý nghĩa của hệ số hồi quy [51, 66]................................................................................................... 19
Hình 1.6 Giải thích F-test [51, 66] .................................................................................................................. 20
Hình 1.7 Hồi quy thành phần chính với p = 2, N = 3 [52, 107] ...................................................................... 24
Hình 1.8 Thành phần chính với p = 2 [51, 106] .............................................................................................. 27
Hình 1.9 Hồi quy PLS với p = 2, N = 3 [51, 106] ........................................................................................... 30
Hình 1.10 Sơ đồ giải thuật di truyền [10] ........................................................................................................ 34
Hình 1.11 Chọn lựa thế hệ cha mẹ (Pk) theo phương pháp bánh xe lăn [76] .................................................. 36
Hình 1.12 Chọn lựa thế hệ cha mẹ (Pk) theo phương pháp xếp hạng tuyến tính [76] ..................................... 36
Hình 1.13 Toán tử chéo đơn điểm [76] ........................................................................................................... 37
Hình 1.14 Toán tử chéo hai điểm [76] ............................................................................................................ 37
Hình 1.15 Hệ thống thần kinh sinh học tự nhiên ............................................................................................. 40
Hình 1.16 Hoạt động mạng thần kinh nhân tạo [50] ....................................................................................... 41

Hình 1.17 Cấu trúc mạng nơ ron [101] ........................................................................................................... 42
Hình 1.18 Quá trình học của mạng nơ ron [16] ............................................................................................... 43
Hình 1.19 Mô hình tính toán một nơ ron [69, 77] ............................................................................................ 44
Hình 1.20 Cấu khung flavonoid và quy ước đánh số [74] ............................................................................... 47
Hình 1.21 Một số dẫn xuất flavonoid [20, 74] ................................................................................................. 47
Hình 2.1 Sơ đồ nghiên cứu tổng quát .............................................................................................................. 51
Hình 2.2. Nguyên liệu sử dụng phân lập flavonoid [2] ................................................................................... 54
Hình 2.3 Xây dựng các mô hình hồi quy đa biến ............................................................................................. 56
Hình 2.4 Quy trình phân lập các dẫn xuất flavonoid [3, 59] ........................................................................... 57
Hình 3.1 Sự giảm năng lượng phân tử theo mức gradient ............................................................................... 64
Hình 3.2 Ảnh hưởng của k đến R2 và SE.......................................................................................................... 67
Hình 3.3 Giá trị đóng góp trung bình toàn cục GMPmxi .................................................................................. 72
Hình 3.4 Mối tương quan giữa các hợp chất: a) sử dụng điện tích; b) sử dụng tính chất hóa lý ..................... 81
Hình 3.5 Quan hệ giữa tính chất hóa lý dự đoán và dữ liệu thực nghiệm ........................................................ 85
Hình 3.6 a) Hồi quy tuyến tính đa biến và b) giá trị pGI50 và pGI50,pred của flavonoid trong nhóm kiểm tra ... 88
Hình 3.7 Tính chất của các thành phần chính và tương quan giữa giá trị pGI 50 ............................................. 94
Hình 3.8 Cấu trúc phân tử CSL1, C12H20O11 ................................................................................................. 102
Hình 3.9 Cấu trúc phân tử AIL1, C15H10O7 ................................................................................................... 103
Hình 3.10 Cấu trúc POL1, C15H10O6 ............................................................................................................. 104
Hình 3.11 Cấu trúc phân tử của GML1, C21H20O9 ......................................................................................... 106
Hình 3.12 Cấu trúc phân tử của daidzin dưới dạng elipxoit với xác xuất 50% .............................................. 107

viii


Hình 3.13 Cấu trúc phân tử của ZZL1, C16H12O6 .......................................................................................... 108
Hình 3.14 Cấu trúc phân tử của ZZL1 dưới dạng elipxoit với xác xuất 50% ................................................ 109
Hình 3.15 Cấu trúc phân tử của ZZL2 (C25H24O12) ....................................................................................... 110
Hình 3.16 Hoạt tính pGI50,pr dự đoán từ mô hình tuyến tính QESARMLR của các flavone, isoflavone mới và
chất mẫu ......................................................................................................................................................... 113

Hình 3.17 Cấu trúc dược chất trong cây nghể (Polygonum hydropiper) [2] ................................................. 117
Hình 3.18 Cấu trúc dược chất trong cây hoàng cầm (Scutellaria baicalensis) [2] ......................................... 117
Hình 3.19 Các giá trị pGI50 của hợp chất mới với hợp chất mẫu a) ZZL1, b) ZZL2 ..................................... 122
Hình 3.20 So sánh giữa các giá trị pGI50 của năm flavonoid mới với chất mẫu a) POL1; b) GML1 ............ 123
Hình 3.21 So sánh giữa các giá trị pGI50 của năm flavonoid mới với chất mẫu a) AIL1; b) CSL1 .............. 126

ix


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT........................................ iii
DANH MỤC CÁC BẢNG ...................................................................................... vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ............................................................................... viii
MỤC LỤC ..................................................................................................................x
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..................................................................4
1.1. BỆNH UNG THƯ CỔ TỬ CUNG........................................................................................... 4
1.1.1. Các nguyên nhân gây ung thư ......................................................................................... 4
1.1.2. Điều trị............................................................................................................................. 5
1.1.3. Phòng ngừa ...................................................................................................................... 6
1.2. LIÊN HỆ GIỮA CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH ....................................................................... 6
1.3. TÍNH TOÁN THÔNG TIN CẤU TRÚC .................................................................................. 9
1.3.1. Cơ học phân tử ................................................................................................................ 9
1.3.2. Cơ học lượng tử ............................................................................................................... 9
1.3.3. Phương pháp bán thực nghiệm ...................................................................................... 11
1.4. CÁC MÔ HÌNH TOÁN HỌC ................................................................................................ 12
1.4.1. Hồi quy đa biến ............................................................................................................. 12
1.4.2. Hồi quy thành phần chính.............................................................................................. 22

1.4.3. Bình phương tối thiểu riêng phần .................................................................................. 25
1.4.4. Giải thuật di truyền ........................................................................................................ 31
1.4.5. Mạng thần kinh nhân tạo (ANN) ................................................................................... 39
1.4.5.1. Khái niệm ............................................................................................................................. 39
1.4.5.2. Cấu trúc mạng ....................................................................................................................... 40

1.4.6. Thống kê đánh giá mô hình ........................................................................................... 45
1.4.7. Tính toán đóng góp của các tham số ............................................................................. 46
1.5. HỢP CHẤT FLAVONOID .................................................................................................... 46
1.5.1. Giới thiệu chung ............................................................................................................ 46
1.5.2. Phân loại dẫn xuất flavonoid ......................................................................................... 47

x


1.5.3. Phân bố flavonoid trong tự nhiên .................................................................................. 48
1.5.4. Hoạt tính sinh học của flavonoid ................................................................................... 48
1.6. PHÂN LẬP VÀ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC FLAVONOID ....................................................... 50
1.6.1. Phân lập flavonoid ......................................................................................................... 50
1.6.2. Xác định cấu trúc flavonoid .......................................................................................... 50
1.6.3. Thử hoạt tính in vitro của flavonoid tự nhiên ................................................................ 50

CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................51
2.1. SƠ ĐỒ NGHIÊN CỨU ......................................................................................................... 51
2.2. CƠ SỞ DỮ LIỆU, NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP .................................................... 52
2.2.1. Xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin phân tử ..................................................................... 52
2.2.2. Nguyên liệu và phương pháp......................................................................................... 52
2.2.2.1. Phần mềm ứng dụng ............................................................................................................. 52
2.2.2.2. Hóa chất, thiết bị................................................................................................................... 52
2.2.2.3. Nguyên liệu .......................................................................................................................... 53

2.3. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT................................................................................................. 54
2.3.1. Phương pháp tính toán thông tin cấu trúc...................................................................... 54
2.3.1.1. Cơ học phân tử...................................................................................................................... 54
2.3.1.2. Hóa lượng tử ......................................................................................................................... 54
2.3.1.3. Các tham số cấu trúc ............................................................................................................. 55

2.3.2. Xây dựng các mô hình QSAR ....................................................................................... 55
2.4. SÀNG LỌC, PHÂN LẬP FLAVONOID TỰ NHIÊN ............................................................. 56
2.4.1. Phân lập các hợp chất flavonoid .................................................................................... 56
2.4.2. Xác định cấu trúc hóa học các hợp chất flavonoid ........................................................ 58
2.4.2.1. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân ........................................................................... 58
2.4.2.2. Đo nhiễu xạ tia X đơn tinh thể .............................................................................................. 59

2.4.3. Kỹ thuật thử hoạt tính in vitro ....................................................................................... 59
2.4.3.1. Nguyên tắc phương pháp Sulforhodamine B ........................................................................ 59
2.4.3.2. Nuôi cấy tế bào ..................................................................................................................... 60
2.4.3.3. Nhuộm SRB .......................................................................................................................... 61
2.4.3.4. Xử lý kết quả ........................................................................................................................ 61
2.4.3.5. Xác định GI50 ........................................................................................................................ 61

2.5. THIẾT KẾ VÀ DỰ BÁO HOẠT TÍNH CỦA FLAVONOID .................................................. 62

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ & THẢO LUẬN ............................................................63
xi


3.1. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT................................................................................................. 63
3.1.1. Tính toán thông tin cấu trúc........................................................................................... 63
3.1.1.1. Khảo sát phương pháp cơ học phân tử.................................................................................. 63

3.1.1.2. Khảo sát phương pháp hóa lượng tử ..................................................................................... 64

3.1.2. Tham số cấu trúc và tính chất phân tử ........................................................................... 65
3.1.2.1. Điện tích .............................................................................................................................. 65
3.1.2.2. Phổ 13C-NMR, 15O-NMR và độ dịch chuyển hóa học .......................................................... 66
3.1.2.3. Tham số hóa lý ..................................................................................................................... 66
3.1.2.4. Tham số hình học 2D, 3D ..................................................................................................... 66

3.2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH QSAR .............................................................................................. 66
3.2.1. Khảo sát các biến số mô hình ........................................................................................ 66
3.2.2. Xây dựng các mô hình QESAR..................................................................................... 70
3.2.2.1. Mô hình tuyến tính QESARMLR ............................................................................................ 70
3.2.2.2. Mô hình mạng thần kinh QESAR ANN ................................................................................... 74
3.2.2.3. Kiểm tra khả năng dự đoán ................................................................................................... 75

3.2.3. Xây dựng các mô hình QSDAR .................................................................................... 75
3.2.3.1. Mô hình tuyến tính QSDARMLR ........................................................................................... 75
3.2.3.2. Mô hình mạng thần kinh QSDARANN ................................................................................... 78
3.2.3.3. Kiểm tra khả năng dự đoán ................................................................................................... 78

3.2.4. Xây dựng mô hình QSSRMLR ........................................................................................ 79
3.2.4.1. Nguyên tắc xây dựng ............................................................................................................ 79
3.2.4.2. Tính toán các tham số hóa lý ................................................................................................ 80
3.2.4.3. Xây dựng mô hình ................................................................................................................ 80
3.2.4.4. Kiểm tra khả năng dự đoán ................................................................................................... 84

3.2.5. Xây dựng mô hình QSARMLR (3.16) và QSARANN(1) ..................................................... 85
3.2.5.1. Dữ liệu .................................................................................................................................. 85
3.2.5.2. Xây dựng mô hình QSARMLR (3.16) .................................................................................... 85
3.2.5.3. Xây dựng mô hình QSARANN(1) ............................................................................................ 89

3.2.5.4. Khả năng dự đoán của mô hình QSAR MLR (3.16) và QSARANN(1) ........................................ 90

3.2.6. Xây dựng mô hình QSARMLR (3.17), QSARPCR (3.18) và QSARPCA-ANN ...................... 91
3.2.6.1. Dữ liệu .................................................................................................................................. 91
3.2.6.2. Xây dựng mô hình QSARMLR (3.17), QSARPCR (3.18) ......................................................... 91
3.2.6.3. Xây dựng mô hình QSARPCA-ANN ......................................................................................... 94
3.2.6.4. Khả năng dự đoán của các mô hình ...................................................................................... 95

xii


3.2.7. Xây dựng mô hình QSARMLR (3.19), QSARPLS (3.20) và QSARANN(2) ......................... 96
3.2.7.1. Dữ liệu .................................................................................................................................. 96
3.2.7.2. Xây dựng mô hình QSARMLR (3.19) và QSARPLS (3.20) ..................................................... 96
3.2.7.3. Xây dựng mô hình QSARANN(2) ............................................................................................ 99
3.2.7.4. Dự đoán hoạt tính sinh học của các hợp chất mới .............................................................. 100

3.3. SÀNG LỌC, PHÂN LẬP FLAVONOID TỰ NHIÊN ........................................................... 101
3.3.1. Phân lập cynaroside từ actiso ...................................................................................... 101
3.3.2. Phân lập quercetin từ xa kê ......................................................................................... 102
3.3.3. Phân lập luteolin từ tía tô............................................................................................. 103
3.3.4. Phân lập daidzin từ đậu nành....................................................................................... 105
3.3.4.1. Xác định cấu trúc daidzin bằng phương pháp NMR........................................................... 105
3.3.4.2. Xác định cấu trúc phân tử daidzin bằng phương pháp đo nhiễu xạ tia X ........................... 106

3.3.5. Phân lập kaempferol-3-O-methylether từ gừng gió..................................................... 107
3.3.5.1. Xác định cấu trúc kaempferol-3-O-methylether bằng phương pháp NMR ........................ 107
3.3.5.2. Xác định cấu trúc kaempferol-3-O-methylether bằng phương pháp đo nhiễu xạ tia X ...... 109

3.3.6. Phân lập kaempferol-3-O-(2,4-O-diacetyl-alpha-L-rhamnopyranoside) từ gừng gió . 110

3.3.7. Thử hoạt tính sinh học in vitro của các hợp chất flavonoid tự nhiên .......................... 111
3.4. THIẾT KẾ VÀ DỰ BÁO HOẠT TÍNH CÁC FLAVONOID ................................................ 113
3.4.1. Mô hình QESAR ......................................................................................................... 113
3.4.2. Mô Hình QSDAR ........................................................................................................ 115
3.4.3. Mô hình QSSRMLR ....................................................................................................... 116
3.4.4. Mô hình QSARMLR (3.16) và QSARANN (1) ................................................................ 121
3.4.5. Mô hình QSARMLR (3.17), QSARPCR và QSARPCA-ANN ............................................... 123
3.4.6. Mô hình QSARMLR (3.19 ), QSARPLS (3.20) và QSARANN(2) ...................................... 124

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................................................127
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ...............................................................................129
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................131
PHỤ LỤC ...............................................................................................................144

xiii


MỞ ĐẦU
Các phương pháp phòng và trị bệnh ung thư hiện nay như phẫu thuật, xạ trị,
hóa trị. Tuy nhiên các phương pháp này vẫn có những tác dụng phụ nhất định đối
với bệnh nhân. Nhu cầu về dược chất kháng ung thư có khả năng phòng và trị bệnh
đang rất lớn nhưng khả năng đáp ứng còn hạn chế [70, 71]. Các nhà khoa học, dược
học đã và đang quan tâm nghiên cứu, tìm kiếm các loại dược chất mới. Trong đó
nhóm flavone, isoflavone nói riêng là nhóm dược chất có nhiều trong thực vật với
hoạt tính kháng oxi hóa, kháng ung thư, kháng viêm, … hiệu quả [45, 104]. Các
nghiên cứu thực nghiệm trên thế giới và Việt Nam đã cung cấp một cơ sở dữ liệu
quý giá về nguồn dược chất trong tự nhiên, nhưng các nghiên cứu thực nghiệm
thuần túy còn nhiều hạn chế để tạo ra hợp chất có hoạt tính kháng ung thư hiệu quả,
nhanh chóng, kinh tế [41, 42]. Các nghiên cứu lý thuyết trên thế giới nói chung,
trong nước nói riêng về nhóm flavone và isoflavone có hoạt tính kháng ung thư cổ

tử cung còn khá khiêm tốn [90, 103]. Nghiên cứu mối quan hệ cấu trúc - hoạt tính
nhằm thiết kế các dẫn xuất flavone, isoflavone mới có hoạt tính được cải thiện; các
nghiên cứu lý thuyết là rất cần thiết để thúc đẩy và làm tiền đề cho các nghiên cứu
thực nghiệm, nhằm tìm kiếm các dược chất kháng ung thư hiệu quả [80, 90].
Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng các thông tin mô tả cấu trúc điện
tích nguyên tử, độ dịch chuyển hóa học, tính chất hóa lý, tham số 2D và 3D của
phân tử kết hợp các kỹ thuật phân tích hồi quy, mạng nơ ron, phân tích thành phần
chính, giải thuật di truyền, bình phương cực tiểu riêng phần để xây dựng các mối
quan hệ định lượng cấu trúc - hoạt tính (QSAR) [89]. Các flavonoid được xây dựng
và tối ưu hóa bằng các phương pháp cơ học phân tử MM+. Các tham số mô tả phân
tử 2D, 3D được sử dụng để xây dựng các mô hình đa biến như hồi quy tuyến tính đa
biến (MLR), phân tích thành phần chính (PCR), bình phương cực tiểu riêng phần
(PLS) và mạng nơ ron nhân tạo (ANN) [80, 90]. Xây dựng các mô hình QSAR
nhằm xác định những yếu tố tham số mô tả phân tử ảnh hưởng đến tác dụng kháng
ung thư cổ tử cung từ đó xác định hướng thiết kế phân tử mang lại hoạt tính cao hơn
[86, 90, 103]. Trong nghiên này cũng đã tiến hành chiết tách và phân lập flavonoid
1


Luận án đủ ở file: Luận án full