Sàng lọc và đánh giá hoạt tính dược liệu
Chương I: Giới thiệu về các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học Chương II: Sinh tổng hợp các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học Chương III: Sàng lọc hoạt tính sinh học các hợp chất thiên nhiên Chương IV: Nghiên cứu mối quan hệ cấu trúc-hoạt tính sinh học
PGS. Phan Minh Giang
Liên kết ligand-thụ quan Các dạng thụ quan Các thuốc agonist và antagonist tác dụng lên thụ quan
PPAR-γ và RXR-α
Các đích sinh học protein • Enzym: - thuốc kháng sinh như sulfonamid, penicillin và cephalosporin. - tác nhân kháng cholinesterase. • Thụ quan (receptor): - Các thuốc tương tác với thụ quan điều trị đau, trầm cảm, bệnh Alzheimer, bệnh Parkinson, loạn tâm thần, suy tim, hen.
Thụ quan • Thụ quan: Thụ quan là một phân tử protein mà một một ligand đặc hiệu (một chất truyền tín hiệu hoặc một thuốc) có thể liên kết vào để tạo thành một phản ứng sinh học và gây ra sự thay đổi chức năng của tế bào. - Thụ quan bề mặt tế bào: gắn trên bề mặt ngoài của màng tế bào và tham gia vào liên lạc giữa tế bào và bên ngoài. - Thụ quan nhân: trong các tế bào quyết định cho sự cảm nhận các hormon steroid và thyroid và một số phân tử nhất định khác. - Thụ quan miễn dịch: xuất hiện trên bề mặt của các tế bào miễn dịch và liên kết vào các kháng nguyên (antigen) – các chất kích thích sự tạo thành kháng thể.
Thụ quan bề mặt tế bào (Thụ quan màng, Thụ quan qua màng) 1) Thụ quan ionotropic (kênh ion): là một nhóm các kênh ion qua màng bên trong được mở hoặc đóng phản ứng với liên kết của một chất truyền tin hóa học. - Các thụ quan tiết cholin (cholinergic receptor), thụ quan γ-aminobutyric acid (GABA), thụ quan 5-HT 3 serotonin, và thụ quan glutamat. 2) Thụ quan ghép cặp G-protein (heptahelical): Sự hoạt hóa nhóm thụ quan này và các phản ứng tế bào tiếp theo bao gồm ba phần: ligand, các thụ quan ghép cặp G-protein, và G-protein. Khi một ligand liên kết vào một thụ quan G-protein, nó tạo ra một sự thay đổi cấu dạng gây ra sự hoạt hóa một G-protein. Tác dụng tiếp theo phụ thuộc vào dạng Gprotein. Các thụ quan của nhóm này chuyển đổi các tín hiệu tạo thành từ mùi, ánh sáng, và nhiều chất truyền dẫn thần kinh khác, bao gồm thụ quan norepinephrin, thụ quan dopamin, thụ quan serotonin, và thụ quan acetylcholin. 3) Thụ quan liên kết enzym (thụ quan xúc tác): liên kết của một ligand vào một miền ngoài tế bào hoạt hóa hoặc ức chế một enzym dung dịch bào tương (cytosolic). Thụ quan insulin thuộc họ này.
Thụ quan nhân Thụ quan hocmon steroid (steroid hormone receptor): các hocmon steroid ngoài tế bào như androgen, estrogen, progesteron, và glucocorticoid đi vào trong nhân tế bào, liên kết với các thụ quan của chúng và dẫn đến sự điều chỉnh sự biểu hiện một số gen đặc thù để tổng hợp các protein.
Thụ quan miễn dịch Thụ quan miễn dịch: Các thụ quan miễn dịch thường ở trên một màng tế bào. • Các kháng nguyên (antigen) (các chất tạo kháng thể antibody) là các chất ngoại sinh liên kết vào các thụ quan miễn dịch và gây ra các tín hiệu miễn dịch. • Khi một chất như một cytokin liên kết vào một thụ quan miễn dịch nó sẽ gây một phản ứng trong hệ miễn dịch. Cytokin là một protein hoặc glycoprotein không phải kháng thể được sản xuất và giải phóng bởi các tế bào bạch cầu viêm và một số tế bào khác không phải bạch cầu.
Các ligand • Các ligand: Các chất có thể liên kết vào các thụ quan thường được gọi là các ligand. • Các ligand thường là các phân tử nhỏ, như monoamin hoặc chất truyền dẫn thần kinh peptid, các hocmon steroid, hoặc các chất khác như thuốc hoặc chất độc. • Sự tạo thành phức ligand-thụ quan dẫn đến một tín hiệu sinh học và cường độ lđáp ứng tỷ lệ với số phức ligand-thụ quan. Ligand + Thụ quan → Phức Ligand-Thụ quan → Tác dụng • Liên kết ligand vào thụ quan là một quá trình cân bằng: Một ligand liên kết vào thụ quan và tách từ nó theo định luật tác dụng khối lượng.
Tương tác ligand-thụ quan • Vị trí liên kết gần như cùng hình dạng với chất ligand. • Sự liên kết thay đổi hình dạng của thụ quan (cảm ứng phù hợp) • Thay đổi hình dạng thụ quan dẫn đến các hiệu ứng sinh học. (signal transduction: tín hiệu được nhận vào bên trong tế bào).
vị trí liên kết: liên kết ligand vào các amino acid, không có phản ứng enzym
chất truyền tín hiệu
cảm ứng thụ quan
Các ligand cạnh tranh (thuận nghịch) • Các ligand cạnh tranh: Các ligand liên kết vào một thụ quan ở cùng một vị trí như một chất agonist (ligand) nội sinh, cạnh tranh sự liên kết với agonist.
Các ligand không cạnh tranh không thuận nghịch • Các ligand không cạnh tranh không thuận nghịch: Các ligand liên kết cộng hóa trị vào thụ quan. Các chất truyền tín hiệu bị khóa và lượng tăng chất truyền tín hiệu không làm đảo ngược liên kết.
Các ligand không cạnh tranh (thuận nghịch) allosteric • Các ligand không cạnh tranh: Các ligand liên kết vào một vị trị trí khác với chỗ một agonist liên kết vào. Ligand hoặc cản trở liên kết của một agonist hoặc ngăn cản một agonist hoạt hóa thụ quan.
Tương tác ligand-thụ quan Khi một chất truyền tín hiệu hóa học phù hợp với thụ quan, nó “bật” phân tử thụ quan lên và chất truyền tín hiệu được tiếp nhận.
Liên kết của chất truyền tín hiệu hóa học vào thụ quan khơi mào cho sự thay đổi tính chất của protein thụ quan dẫn đến một sự phản ứng lại của tế bào để thực hiện các thay đổi sinh lý.
Các ligand – Agonist và Antagonist 1) Các agonist: có khả năng hoạt hóa các thụ quan và dẫn đến một đáp ứng sinh học tối đa. Phần lớn các ligand thiên nhiên là các agonist toàn phần. 2) Các agonist riêng phần: không hoạt hóa hoàn toàn các thụ quan, gây đáp ứng một phần khi được so sánh với các agonist toàn phần. 3) Các antagonist: liên kết vào các thụ quan nhưng không gây đáp ứng sinh học sau khi liên kết. Liên kết của các antagonist dẫn đến sự "phong bế" thụ quan, ngăn cản sự liên kết của các agonist. • Các antagonist điều chỉnh tác dụng của chúng bằng sự liên kết với vị trí liên kết hoặc vị trí khác (allosteric) trên các thụ quan, hoặc tương tác với các vị trí liên kết duy nhất và thường không tham gian vào sự điều chỉnh sinh học của thụ quan.
Các agonist riêng phần • Thường không thể phân loại các thuốc là các agonist hoặc antagonist toàn phần. Các hợp chất như vậy liên kết với vị trí thụ quan và phong tỏa chất truyền dẫn thần kinh thiên nhiên, và như vậy chúng là các antagonist. Tuy nhiên, chúng cũng hoạt hóa rất yếu thụ quan sao cho có một tín hiệu yếu được tiếp nhận. Trong tình huống giả thiết có thể hình dung một agonist riêng phần là một phân tử gần như phù hợp hoàn toàn với vị trí liên kết, sao cho liên kết chỉ kết quả ở một sự biến dạng rất nhỏ của thụ quan như mở một phần các kênh ion. • Một giải thích khác cho các agonist riêng phần là phân tử có thể liên kết vào một thụ quan theo hai cách bằng cách sử dụng các nhóm liên kết khác nhau. Một phương pháp liên kết sẽ hoạt hóa thụ quan, trong khi một phương pháp khác không. Sự cân bằng của agonist với antagonist sẽ phụ thuộc vào các tỷ lệ tương đối của các phân tử liên kết bằng mỗi phương pháp.
Các thuốc agonist và antagonist • Agonist (chủ vận) là thuốc tạo phản ứng ở thụ quan. - Nếu có quá ít thông tin được gửi ra (thiếu các chất truyền tín hiệu của cơ thể), tế bào trở nên chậm chạp và thuốc đóng vai trò tác dụng như các chất truyền tín hiệu thay thế. Các thuốc agonist. • Antagonist (chất đối kháng) là một thuốc tương tác với thụ quan xác định để phong bế một agonist. - Nếu quá nhiều thông tin (quá nhiều các chất truyền tín hiệu chủ) được gửi đến, tế bào mục tiêu sẽ bắt đầu “quá nóng”. Các thuốc có thể đóng vai trò phong tỏa các chất truyền tín hiệu thiên nhiên. Các thuốc antagonist.
Vai trò của thụ quan-Hệ thống liên lạc
• Các thông tin được chuyển dưới dạng xung điện từ tế bào não xuống mục tiêu, bất kể là một tế bào cơ hoặc một dây thần kinh khác. • Dây thần kinh không kết nối trực tiếp với các tế bào mục tiêu của chúng. Chúng dừng lại gần với các bề mặt tế bào khoảng 100Å, nó là một không gian mà xung điện không thể nhảy qua được.
Hoạt động của chất truyền dẫn thần kinh • Các chất truyền dẫn thần kinh là các hocmon nội sinh ở các đầu tận dây thần kinh và chuyển các xung não dọc theo các khóa tiếp nối. • Nó có thể phân tán qua khoảng cách đến tế bào mục tiêu, ở đó nó có thể liên kết với một protein thụ quan được gắn trong màng tế bào. • Quá trình liên kết này dẫn đến một dãy các tác dụng thứ cấp hoặc một dòng các ion qua màng tế bào hoặc bật (hoặc tắt) các enzym ở trong tế bào mục tiêu. • Một tín hiệu sinh học như sự co cơ hoặc sự chuyển hóa acid béo trong tế bào mỡ có thể xảy ra.
Các chất truyền dẫn thần kinh Các chất truyền dẫn thần kinh bao gồm các hợp chất như acetylcholin, noradrenalin, dopamin, acid -aminobutanoic (GABA), serotonin, 5-hydroxytryptophan, và glycin.
Sự chọn lọc của chất truyền dẫn thần kinh • Một tế bào não thường chỉ giải phóng một dạng chất truyền dẫn thần kinh và có thụ quan đặc thù trên tế bào mục tiêu. • Mỗi tế bào mục tiêu có một số lớn các dây thần kinh liên lạc với nó và không sử dụng cùng một chất truyền dẫn thần kinh. Tế bào mục tiêu có vài dạng thụ quan đặc thù cho các chất truyền dẫn thần kinh và các hocmon.
Ví dụ hormon adrenalin: Khi sự nguy hiểm hoặc một sự hoạt động được đoán trước, tuyến tủy thượng thận giải phóng adrenalin vào dòng máu ở đó nó được đưa đi vòng quanh cơ thể, chuẩn bị cho một hoạt động mạnh mẽ.