RSUSSH 2020
NA20-039 การทำโมเลกุลลาร์ด็อกกิ้งของอนุพันธ์ชนิดใหม่ของสารไฮโฟเดอมิน เอ ในการยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ไกลโคเจน ฟอสโฟรีเลส
นำเสนอโดย: ชนิถา จุ้ยประเสริฐ
มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, ไทย
Abstract
เอนไซม์ไกลโคเจน ฟอสโฟรีเลส (Glycogen Phosphorylase; GP) ทำหน้าที่เร่งการสลายไกลโคเจนให้เป็นน้ำตาลกลูโคส-1-ฟอสเฟต ซึ่งเป็นขั้นกำหนดปฏิกิริยาในกระบวนการสลายไกลโคเจน (Glycogenolysis) ดังนั้น ตัวยับยั้งสำหรับเอนไซม์นี้จึงเป็นเป้าหมายหนึ่งที่ใช้เป็นยาในการรักษาโรคเบาหวานชนิดที่ 2 หรือ Non-insulin dependent diabetes งานวิจัยนี้มีจุดมุ่งหมายที่จะหาสารชนิดใหม่ในการจับกับเอนไซม์ GP เพื่อทำนายแนวโน้มการออกฤทธิ์ยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ GP โดยขั้นตอนการวิจัย เป็นการทำโมเลกุลลาร์ด็อกกิ้ง เพื่อศึกษาประสิทธิภาพของสารสังเคราะห์อนุพันธ์ไฮโฟเดอมิน เอ (Hyphodermin A derivatives) ได้แก่ สารอนุพันธ์ 14–18 ในการจับกับบริเวณควบคุมในโมเลกุลของเอนไซม์ GP บริเวณเหล่านี้ ได้แก่ Purine site, AMP site และ Indole site และทำการเปรียบเทียบประสิทธิภาพในการจับกับตัวลิแกนด์ดั้งเดิม จากผลการศึกษาพบว่า อนุพันธ์เหล่านี้มีค่าพลังงานในการจับกับเอนไซม์ (Binding Energy; B.E.) ที่บริเวณ Indole site ดีที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งอนุพันธ์ 16–18 โดยมีค่า B.E.ต่อบริเวณดังกล่าวอยู่ในช่วง -10.91 ถึง -11.72 kcal/mol และมีค่า B.E. ดีกว่าลิแกนด์เดิม CP 403,700 (12) ซึ่งมีค่า เท่ากับ -10.57 kcal/mol อีกด้วย นอกจากนั้นเมื่อพิจารณาค่า B.E. ของแต่ละสารต่อทุกบริเวณควบคุมที่ศึกษาแล้ว พบว่า อนุพันธ์ 18 ให้ค่า B.E. ดีที่สุดต่อทั้งสามบริเวณควบคุม ดังนั้น จึงสรุปได้ว่า สารอนุพันธ์ไฮโฟเดอมิน เอ ทุกตัวที่ศึกษามีประสิทธิภาพในการจับกับเอนไซม์ GP ที่ดี และมีแนวโน้มในการนำไปพัฒนาเป็นตัวยาที่ออกฤทธิ์ในการยับยั้งเอนไซม์ GP เพื่อรักษาโรคเบาหวานชนิดที่ 2 ได้ต่อไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับอนุพันธ์ 18
Citation format:
ชนิถา จุ้ยประเสริฐ, พรทิพย์ บุญศรี, ณัฐพล อภิรติกุล, และพนารัตน์ อรุณรัติยากร. (2020). การทำโมเลกุลลาร์ด็อกกิ้งของอนุพันธ์ชนิดใหม่ของสารไฮโฟเดอมิน เอ ในการยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ไกลโคเจน ฟอสโฟรีเลส. เอกสารสืบเนื่องจากการประชุมระดับชาติมหาวิทยาลัยรังสิต ประจำปี 2563. วันที่ 1 พฤษภาคม 2563.QUESTIONS & ANSWERS
- Slide presentation ทำออกมาได้ดีมาก ทำให้ผู้ฟังสามารถเข้าใจงานได้เป็นอย่างดี และเวลาที่ใช้ในการ present ก็พอเหมาะ ขอชื่นชมครับ
- เหตุใดสารประกอบที่ 18 จึงมีค่า parameter ต่างๆดีกว่าสารประกอบตัวอื่น
- เนื่องจาก inhibitor ที่ได้กล่าวมาในงานนี้เป็นแบบ non-competitive inhibitor ไม่ทราบว่าผู้วิจัยได้เคยหาข้อมูลเกี่ยวกับ Parameter ที่เกี่ยวข้องกับค่า enzyme kinetic ว่าสารประกอบที่ 18 จะทำให้ค่า km, vmax, kcat เปลี่ยนแปลงอย่างไรบ้าง
สวัสดีค่ะ
พอดีมีข้อสงสัยเกี่ยวกับการเลือกใช้สารในการยับยั้งเอนไซม์ GP ค่ะ เนื่องจากมีสารหลายชนิดที่มีฤทธิ์ในการยับยั้งเอนไซม์นี้ เหตุใดผู้วิจัยจึงเลือกใช้สารอนุพันธ์ไฮโฟเดอมินในการยับยั้งคะ
จากคำถามของ ผศ.ดร.ปานันท์ กาญจนภูมิ
ขอบคุณสำหรับคำชื่นชมนะคะ
คำถามที่ 1 เหตุใดสารประกอบที่ 18 จึงมีค่า parameter ต่างๆดีกว่าสารประกอบตัวอื่น
ตอบ จากผลการทำ Molecular docking พบว่า สารประกอบที่ 18 ให้ค่า B.E. ที่ดีกว่าสารประกอบอื่นๆในทุกบริเวณจับที่ศึกษา ทั้งนี้เนื่องจาก เมื่อพิจารณาการวางตัวและอันตรกิริยาระหว่างสารประกอบที่ 18 กับกรดอะมิโนภายในโพรงการจับแล้ว พบว่า สารประกอบที่ 18 ให้การวางตัวที่คล้ายกับลิแกนด์เดิมที่ถูกรายงานว่าจับอย่างจำเพาะในแต่ละบริเวณจับ อีกทั้งยังมีบิดตัวของโครงสร้างที่ต่างจาการวางตัวของสารประกอบอื่นๆเล็กน้อย เนื่องจากมีการแทนที่ของไฮโดรเจนอะตอมที่วงอะโรมาติกด้วยอะตอมของไอโอดีน ซึ่งมีขนาดอะตอมที่ใหญ่กว่าอะตอมของ H, F, Cl และ Br ในสารประกอบที่ 14-17 (ตามลำดับ) ดังนั้น ส่งผลต่อระยะห่างของความยาวพันธะระหว่างกรดอะมิโนกับสารประกอบที่ 18 แข็งแรงกว่า จึงทำให้ค่า B.E. ดีกว่าสารประกอบอื่น ส่งผลต่อความสามารถในการจับกับเอนไซม์ GP ได้ดีกว่าสารประกอบตัวอื่น ซึ่งบ่งชี้ว่าเป็นสารประกอบที่มีความเหมาะสมต่อการนำไปพัฒนาเป็นตัวยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ Glycogen phosphorylase
คำถามที่ 2 เนื่องจาก inhibitor ที่ได้กล่าวมาในงานนี้เป็นแบบ non-competitive inhibitor ไม่ทราบว่าผู้วิจัยได้เคยหาข้อมูลเกี่ยวกับ Parameter ที่เกี่ยวข้องกับค่า enzyme kinetic ว่าสารประกอบที่ 18 จะทำให้ค่า km, vmax, kcat เปลี่ยนแปลงอย่างไรบ้าง
ตอบ ผลจากงานวิจัยนี้ เป็นเพียงผลจากการทำ docking จึงไม่สามารถแสดงได้ว่าสารเหล่านี้ส่งผลต่อค่า Km Vmax และ kcat ของเอนไซม์อย่างไร แต่เนื่องด้วยผลจากการทำ Molecular docking พบว่าสารประกิบที่ 18 สามารถจับกับ allosteric site (indole site) ได้เป็นอย่างดี ทำให้กลไกการยับยั้งการทำงานของเอนไซม์นี้น่าจะเป็นผลของ allosteric effect ซึ่งจากการค้นคว้าข้อมูลเกี่ยวกับ allosteric inhibitor ของ glycogen phophorylase (Chem. Biol. 2000, 7, 677-682) พบว่า กลไกการยับยั้งการทำงานของเอนไซม์โดยสารเหล่านี้จะเป็นการทำให้เอนไซม์ glycogen phophorylase ในรูป inactive conformation (dephosphorylation of glycogen phophorylase) มีความเสถียรมากขึ้น ทำให้เอนไซม์ในรูป active conformation มีน้อยลง จึงเร่งปฏิกิริยาการสลายไกลโคเจนได้ลดลง
จากคำถามของ แพรวสุภา เหล่าศิริ
คำถาม เนื่องจากมีสารหลายชนิดที่มีฤทธิ์ในการยับยั้งเอนไซม์นี้ เหตุใดผู้วิจัยจึงเลือกใช้สารอนุพันธ์ไฮโฟเดอมินในการยับยั้งคะ
ตอบ เหตุที่ผู้วิจัยเลือกใช้อนุพันธ์ของสาร Hyphodermin A ในการศึกษา เนื่องจาก จากการศึกษาข้อมูลพบว่า สาร Hyphodermins เป็นสารที่มีแนวโน้มในการใช้เป็นยารักษาโรคหอบหืด โรคหลอดลมอักเสบเรื้อรัง รวมถึงโรคหัว (Thomas Dr Henkel & et al., 1997) และยังมีการรายงานว่าสามารถยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ PP1 และ PP2A ได้ และจากงานวิจัยของ Wendy A. รายงายว่าอนุพันธ์บางชนิดของสาร Hyphodermins มีฤทธิ์ในการยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ GP อีกด้วย (Wendy A. Loughlin & et al., 2008, April 25) รวมถึงจากการสืบค้นข้อมูลพบว่าโครงสร้างของสารส่วนใหญ่ที่มีฤทธิ์ในการยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ GP มีวงอะโรมาติกและไนโตรเจนอะตอมเป็นองค์ประกอบ ดังนั้น ด้วยโครงสร้างและฤทธิ์ที่หลากหลายของสารกลุ่ม Hyhpodermins รวมถึงอนุพันธ์ของสาร Hyhphodermin เหล่านี้ ผู้วิจัยสนใจทำการสังเคราะห์อนุพันธ์ชนิดใหม่ของสาร Hyphodermin A เพื่อนำมาศึกษาความสามารถในการจับกับเอนไซม์ GP ด้วยระเบียบวิธี Molecular docking เพื่อนำไปทำนายแนวโน้มการออกฤทธิ์ยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ GP เพื่อพัฒนาไปเป็นตัวยาในการรักษาโรคเบาหวานชนิดที่ 2 ต่อไป