การศึกษาอันตรกิริยาระหว่างเอนไซม์อะซิติลโคลีนเอสเทอเรสกับสารสำคัญจากต้นส่องฟ้า ด้วยวิธีโมเลกุลาร์ด็อกกิง

ผู้แต่ง

  • กิ่งแก้ว สีทน สาขาวิชาเภสัชเคมีและผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยขอนแก่น จังหวัดขอนแก่น 40002
  • ปัญญดา ปัญญาทิพย์ กลุ่มวิจัยเมลาโทนิน คณะเภสัชศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น
  • เพลินทิพย์ ภูทองกิ่ง ภาควิชาเภสัชเคมี คณะเภสัชศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น, ศูนย์วิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์สุขภาพจากสมุนไพร คณะเภสัชศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น

คำสำคัญ:

โมเลกุลาร์ด็อกกิง, ส่องฟ้า, อะซิติลโคลีนเอสเทอเรส, คูมาริน, คาร์บาโซลแอลคาลอยด์

บทคัดย่อ

การวิจัยครั้งนี้เป็นการศึกษาการจำลองอันตรกิริยาระหว่างเอนไซม์อะซิติลโคลีนเอสเทอเรสชนิด Homo sapiens (hAChE) และ Torpedo californica (TcAChE) กับสารสำคัญจากต้นส่องฟ้า (Clausena harmandiana) ได้แก่สารกลุ่มคูมารินซึ่งประกอบด้วย Xanthoxyletin, Nordentatin, Dentatin และ Clausarin สารกลุ่มคาร์บาโซลแอลคาลอยด์ ได้แก่ 7-Methoxymukonal, 7-Methoxyheptaphylline และ Heptaphylline ด้วยวิธีโมเลกุลาร์ด็อกกิง ในการทดลองได้นำสารมาตรฐานที่ออกฤทธิ์ยับยั้งเอนไซม์อะซิติลโคลีนเอสเทอเรส ได้แก่ Donepezil, Rivastigmine, Galantamine และ Tacrine เป็นกลุ่มควบคุมในการรีด็อกกิง จากการทดลองสามารถสร้างพารามิเตอร์ที่สอดคล้องกับรายงานที่ผ่านมา โดยสารมาตรฐานทุกตัวมีค่าพลังงานยึดจับ กับ hAChE อยู่ในช่วง -11.53 ถึง -7.31 kcal/mol และ TcAChE อยู่ในช่วง -11.30 ถึง -7.04 kcal/mol ดังนั้นพารามิเตอร์ดังกล่าวจึงถูกนำมาใช้ศึกษากับสารทดสอบ ผลการศึกษาพบว่า การเกิดอันตกิริยาระหว่างเอนไซม์อะซิติลโคลีนเอสเทอเรสทั้งชนิด hAChE และ TcAChE กับสารทดสอบทั้งหมดให้ผลสอดคล้องและเป็นไปในทิศทางเดียวกัน และมีการยึดจับผ่านอันตรกิริยา 3 แบบได้แก่ H-bonding, π -π interaction และ hydrophobic interaction ที่บริเวณ Peripheral anionic site (PAS) ได้เช่นเดียวกันทั้งหมด และพบว่า สารกลุ่มคูมารินสามารถยึดจับกับเอนไซม์อะซิติลโคลีนเอสเทอเรสทั้ง 2 ชนิด ได้ดีกว่าสารกลุ่มคาร์บาโซลแอลคาลอยด์ โดยสาร Clausarin สามารถยึดจับกับเอนไซม์อะซิติลโคลีนเอสเทอเรสทั้ง 2 ชนิดได้ดีที่สุด และมีค่าพลังงานยึดจับใกล้เคียงกับ Donepezil จึงอาจกล่าวได้ว่า สารจากต้นส่องฟ้าโดยเฉพาะสารกลุ่มคูมารินมีศักยภาพในการพัฒนาต่อยอดเป็นสารออกฤทธิ์ยับยั้งเอนไซม์อะซิติลโคลีนเอสเทอเรส

References

Ali, M. Y., Seong, S. H., Jung, H. A., Jannat, S., & Choi, J. S. (2018). Kinetics and molecular docking of dihydroxanthyletin-type coumarins from Angelica decursiva that inhibit cholinesterase and BACE1. Archives of Pharmacal Research, 41(7), 753–764. https://doi.org/10.1007/s12272-018-1056-9

Araújo, J. Q., Lima, J. A., Pinto, A. D. C., De Alencastro, R. B., & Albuquerque, M. G. (2011). Docking of the alkaloid geissospermine into acetylcholinesterase: A natural scaffold targeting the treatment of Alzheimer’s disease. Journal of Molecular Modeling, 17(6), 1401–1412.https://doi.org/10.1007/s00894-010-0841-2

Cheung, J., Rudolph, M. J., Burshteyn, F., Cassidy, M. S., Gary, E. N., Love, J., …, & Height, J. J. (2012). Structures of human acetylcholinesterase in complex with pharmacologically important ligands. Journal of Medicinal Chemistry, 55, 10282 - 10286. https://doi.org/10.1021/jm300871x

Cruz, I., Puthongking, P., Cravo, S., Palmeira, A., Cidade, H., Pinto, M., & Sousa, E. (2017). Xanthone and Flavone Derivatives as Dual Agents with Acetylcholinesterase Inhibition and Antioxidant Activity as Potential Anti-Alzheimer Agents. Journal of Chemistry, 2017, 1–16. https://doi.org/10.1155/2017/8587260

Froestl, W., Muhs, A., & Pfeifer, A. (2014). Cognitive Enhancers (Nootropics). Part 2: Drugs Interacting with Enzymes. Update 2014. Journal of Alzheimer’s Disease, 42(1), 1–68. https://doi.org/10.3233/JAD-140402

Giacobini, E. (2003). Cholinergic function and Alzheimer’s disease. International Journal of Geriatric Psychiatry, 18, S1–S5. https://doi.org/10.1002/gps.935

Jantakoon, P., Tadtong, S., & Puthongking, P. (2012). Neuritogenic and antioxidant activities of nordentatin from Clausena harmandiana. Journal of Asian Association of Schools of Pharmacy, 1(3), 180–186. https://www.aaspjournal.org/uploads/155/5952_pdf.pdf

Jantamart, P., Weerapreeyakul, N., & Puthongking, P. (2019). Cytotoxicity and apoptosis induction of coumarins and carbazole alkaloids from Clausena harmandiana. Molecules, 24(18), 1–14. https://doi.org/10.3390/molecules24183385

Kryger, G., Silman, I., & Sussman, J. L. (1999). Structure of acetylcholinesterase complexed with E2020 (Aricept ρ): Implications for the design of new anti-Alzheimer drugs. Structure, 7(3), 297–307. https://doi.org/10.1016/s0969-2126(99)80040-9

Mashhadi, H. R., Shanechi, H. M., & Lucas, C. (2003). A new genetic algorithm with Lamarckian individual learning for generation scheduling. IEEE Transactions on Power Systems, 18(3), 1181–1186. doi: 10.1109/TPWRS.2003.814888.

Metropolis, N., Rosenbluth, A.W., Rosenbluth, M.N., Teller, A.H., & Teller, E. (1953). Equation of state calculations by fast computing machines. The Journal of Chemical Physics, 21(6), 1087–1092. https://doi.org/10.1063/1.1699114

Morris, G. M., Huey, R., Lindstrom, W., Sanner, M. F., Belew, R. K., Goodsell, D. S., & Olson, A.J. (2009). AutoDock4 and AutoDockTools4: Automated docking with selective receptor flexibility. Journal of Computational Chemistry, 30(16), 2785-2791. https://doi.org/10.1002/jcc.21256

O'Boyle, N. M., Banck, M., James, C. A., Morley, C., Vandermeersch, T., & Hutchison, G. R. (2011). Open Babel: An open chemical toolbox. Journal of Cheminformatics, 3(33), 1-14. https://doi.org/10.1186/1758-2946-3-33

Razavi, S. F., Khoobi, M., Nadri, H., Sakhteman, A., Moradi, A., Emami, S., …, & Shafiee, A. (2013). Synthesis and evaluation of 4-substituted coumarins as novel acetylcholinesterase inhibitors. European Journal of Medicinal Chemistry, 64, 252–259. doi: 10.1016/j.ejmech.2013.03.021.

Rehman, F.U., Khan, M. F., Khan, I., & Roohullah, -. (2013). Molecular interactions of an alkaloid euchrestifoline as a new acetylcholinesterase inhibitor. Bangladesh Journal of Pharmacology, 8(4), 361–364. https://doi.org/10.3329/bjp.v8i4.16417

Sanner, M. F. (1999). Python: A programming language for software integration and development. Journal of Molecular Graphics and Modelling, 17(1), 57–61. http://mgl.scripps.edu/people/sanner/html/papers/NewsAndViewsSept99.pdf

Songsiang, U., Thongthoom, T., Boonyarat, C., & Yenjai, C. (2011). Claurailas A-D, cytotoxic carbazole alkaloids from the roots of Clausena harmandiana. Journal of Natural Products, 74(2), 208–212. https://doi.org/10.1021/np100654m

Taha, M. O., Habash, M., Al-Hadidi, Z., Al-Bakri, A., Younis, K., & Sisan, S. (2011). Docking-based comparative intermolecular contacts analysis as new 3-D QSAR concept for validating docking studies and in silico screening: NMT and GP inhibitors as case studies. Journal of Chemical Information and Modeling, 51(3), 647–669. https://doi.org/10.1021/ci100368t

Wangboonskul, J., Tunsirikongkon, A., & Sasithornwetchakun, W. (2015). Simultaneous determination of nine analytes in Clausena harmandiana Pierre. by new developed high-performance liquid chromatography method and the influence of locations in Thailand on level of nordentatin and dentatin. Pharmacognosy Magazine, 11(41), 1-14. https://doi.org/10.4103/0973-1296.149666

Wiesner, J., Kříz, Z., Kuca, K., Jun, D., & Koca, J. (2007). Acetylcholinesterases-The structural similarities and differences. Journal of Enzyme Inhibition and Medicinal Chemistry, 22(4), 417–424. doi: 10.1080/14756360701421294

World Health Organization (WHO). (2018). Top 10 causes of death. Retrieved June 5, 2019, from https://www.who.int/gho/mortality_burden_disease/causes_death/top_10/en/

Downloads

เผยแพร่แล้ว

2021-04-16

ฉบับ

บท

บทความวิจัย