- Trang Chủ
- Sinh học
- Phân lập, xác định cấu trúc một số sesquiterpen từ củ nghệ vàng (Curcuma longa) và sàng lọc tác dụng chống viêm bằng docking phân tử
Xem mẫu
- C«ng tr×nh nghiªn cøu KHOA HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC HẢI PHÒNG
PHÂN LẬP, XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC MỘT SỐ SESQUITERPEN
TỪ CỦ NGHỆ VÀNG (Curcuma longa) VÀ SÀNG LỌC TÁC DỤNG
CHỐNG VIÊM BẰNG DOCKING PHÂN TỬ
Ngô Thị Quỳnh Mai1, Nguyễn Thị Thu Phương1,
Trần Thị Ngân1, Vũ Thị Quỳnh1
TÓM TẮT 29
study, we isolated 2 sesquiterpenes (8-hydroxy-
Thân rễ hay củ Nghệ vàng trong Y học cổ ar-tumerone and bisabola 3,10 diene-2-one) from
truyền được gọi là Khương hoàng. Dược liệu này turmeric rhizomes collected in Hai Phong. Their
được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước châu Á, anti-inflammatory effects were screened by
trong đó có Việt nam, làm gia vị và thuốc. Trong molecular docking with Autodock Vina software.
nghiên cứu này, ch ng t i đã phân lập được 2 Hence their mechanism of action is also
sesquiterpen (8-hydroxy-ar-tumerone và bisabola predicted by binding to target proteins. The
3,10 diene-2-one) từ thân rễ Nghệ vàng thu hái results show that these two compounds have
tại Hải Phòng. Tác dụng chống viêm của ch ng interaction with cyclooxygenase 2 active site
được sàng lọc bằng docking phân tử với phần with binding energies of -7.9 and -7.6 kcal/mol,
mềm Autodock Vina, từ đó cơ chế tác dụng của respectively.
ch ng c ng được dự đoán bằng liên kết với các Keywords: Turmeric, docking, sesquiterpene.
protein đích. Kết quả cho thấy 2 hợp chất này có
liên kết bền vững với cyclooxygenase 2 với năng I. ĐẶT VẤN ĐỀ
lượng liên kết tương ứng là -7.9 và -7.6 kcal/mol. Nghệ vàng có tên khoa học là Curcuma
Từ khóa: Nghệ vàng, docking, sesquiterpene. longa, là một cây thân thảo thuộc họ Gừng
(Zingiberaceae) được trồng rộng rãi khắp các
SUMMARY tỉnh thành trên cả nước. Loài này được sử
STUDY ON PHYTOCONSTITUENTS dụng làm gia vị c ng như làm thuốc trong Y
OF RHIZOMA OF CURCUMA LONGA học cổ truyền ở nhiều nước trên thế giới như
AND ANTI-INFLAMMATORY
Trung Quốc, Ấn ộ, angladesh, và các
ACTIVITY SCREENING BY
nước châu Á khác. Các nghiên cứu về thành
MOLECULAR DOCKING
phần hóa học c ng chỉ ra sự có mặt của các
Rhizome or yellow turmeric in Traditional
Medicine is called Khuong Hoang. This herb is curcuminoid (curcumin, demethoxycurcumin, bis-
widely used in many Asian countries, including demethoxycurcumin) [11], sesquiterpenoid, [1,
Vietnam, as a spice and medicine. In the present 2] Các tác dụng sinh học đáng ch ý của loài
này bao gồm chống oxy hóa[12], chống
1
Trường Đại Học Y Dược Hải Phòng viêm, chống ung thư [4], kháng khuẩn [5], hạ
Chịu trách nhiệm chính: Ngô Thị Quỳnh Mai đường huyết [10] c ng đã được báo cáo. ể
Email: ntqmai@hpmu.edu.vn nghiên cứu về thành phần hóa học của loài
Ngày nhận bài: 11.2.2022
Nghệ vàng thu hái tại Hải Phòng, ch ng t i
Ngày phản biện khoa học: 19.3.2022
Ngày duyệt bài: 20.5.2022 tiến hành phân lập và xác định cấu tr c của
200
- T¹P CHÝ Y häc viÖt nam tẬP 515 - th¸ng 6 - sè ĐẶC BIỆT - 2022
một số hoạt chất trong thân rễ và sàng lọc Các chất phân lập được xác định cấu tr c
hoạt tính chống viêm của ch ng bằng dựa vào các phương pháp phổ cộng hưởng từ
phương pháp docking phân tử. hạt nhân c ng như so sánh với tài liệu tham
khảo để xác nhận các cấu tr c.
II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Sàng lọc hoạt tính chống viêm bằng
2.1. Đối tượng nghiên cứu docking phân tử
Thân rễ Nghệ vàng được thu hái tại Hải Kiểm tra tương tác giữa các hợp chất phân
Phòng vào tháng 10 năm 2020. Sau khi thu lập được với enzym cyclooxygenase 2
hái, dược liệu được rửa sạch, sấy kh và (COX-2), tính toán năng lượng liên kết
nghiền nh và bảo quản trong tủ lạnh ở nhiệt (kCal/mol) bằng phần mềm Autodock Vina
đọ dưới 10°C để phục vụ nghiên cứu. [7]. Kết quả được so sánh với một hợp chất
có hoạt tính ức chế COX-2 mạnh là
diclofenac. Cấu tr c enzym COX-2 người
được chuẩn bị từ cấu tr c tinh thể của phức
hợp COX-2 - Vioxx lấy từ ngân hàng dữ liệu
protein
(https://www.rcsb.org/structure/5KIR). Hiển
thị hình ảnh m ph ng liên kết giữa enzym
và cơ chất bằng phần mềm Discovery studio
visualizer [9].
III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Hình 1. Thân rễ Nghệ vàng 3.1. Phân lập và xác định cấu trúc
2.2. Phương pháp nghiên cứu Chiết xuất và phân lập
Chiết xuất và phân lập Nghệ được phơi kh , nghiền nh . ột
ột Nghệ được chiết xuất bằng phương nghệ kh (1 kg) được chiết hồi lưu trong 1
pháp chiết hồi lưu với methanol. Dịch chiết giờ với methanol 3 lần, mỗi lần 3 lít. Dịch
được thu hồi dung m i dưới áp suất giảm chiết th được cất thu hồi dung m i dưới áp
bằng máy c quay chân kh ng đến khối suất giảm thu được 100g cao. Sau đó, cao
lượng kh ng đổi thu được cao toàn phần. toàn phần này được hòa trong một lượng tối
Cao toàn phần được chiết phân đoạn với các thiểu nước tạo hỗn dịch và phân đoạn lần
dung m i có độ phân cực tăng dần: n-hexan, lượt với các dung m i có độ phân cực tăng
cloroform, ethylacetat và nước thu được cao dần nhexane, cloroform và EtOAc. Dịch
các phân đoạn tương ứng. chiết các phân đoạn được cất thu hồi dung
Dùng các phương pháp sắc ký lớp m ng, m i thu được các cao phân đoạn nhexane,
sắc ký cột hở để phân lập và tinh chế. cloroform và EtOAc với khối lượng tương
Xác định cấu tr c bằng các phương pháp ứng là 5.4 g, 41.1 g và 12.5 g. Phân đoạn có
phổ. khối lượng nhiều nhất, phân đoạn cloroform
201
- C«ng tr×nh nghiªn cøu KHOA HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC HẢI PHÒNG
(41.1 g) được lựa chọn để tiến hành các bước dần độ phân cực (CH2Cl2:MeOH, 100:0 ~
phân lập tiếp theo. 10:1). Kết quả thu được 5 phân đoạn (CL1 ~
Hòa một ít cao phân đoạn cloroform trong CL5) dựa trên sự tương đồng kết quả sắc ký
methanol, tiến hành khảo sát bằng phương lớp m ng. Phân đoạn CL2 được tiếp tục phân
pháp SKLM để lựa chọn phương pháp chạy lập bằng sắc ký cột hở sử dụng dung m i pha
sắc ký cột phù hợp nhất. Kết quả khảo sát động là n-hexane:EtOAc (2:1), thu được chất
cho thấy hệ dung m i CH2Cl2:MeOH là phù 1 (4.18.4, 23.5 mg). Phân đoạn CL3 được
hợp nhất. Vì vậy tiến hành sắc ký cột với pha tinh chế bằng cột silicagel pha đảo và sắc ký
tĩnh là silica gel pha thuận cỡ hạt 63200 μm, cột hở bằng hệ pha động MeOH:H2O (2:1)
pha động là CH2Cl2:MeOH với tỉ lệ tăng thu được 30.2 mg chất 2.
Xác định cấu trúc
Cấu tr c chất được xác định bởi kết quả đo phổ 1H và 13C NMR (Hình 2).
Hình 2. Cấu trúc các hợp chất phân lập từ thân rễ nghệ vàng
8-Hydroxy-ar-tumerone (1): trưng của cấu tr c vòng toluene thế para, một
1H NMR (CDCl3) δH 7.47 (2H, d, J = 8.0 nhóm methine (δH 3.38 [1H, dd, J = 6.9, 3.1
Hz, H-2, H-6), 7.35 (2H, d, J = 8.0 Hz, H-3, Hz, H-7]; δC 42.3 [C-7]), một nhóm oxy
H-5), 6.32 (1H, s, H-10), 4.50 (1H, d, J = 3.1 methine (δH 4.50 [1H, d, J = 3.1 Hz, H-8];
Hz, H-8), 3.38 (1H, dd, J = 6.9, 3.1 Hz, H-7), δC 80.4 [C-8]), một nhóm carbonyl (δC
2.55 (3H, s, H-15), 2.44 (3H, s, H-13), 2.15 200.2 [C-9], bốn nhóm methyl (δH 2.55 [3H,
(3H, s, H-12), 1.36 (3H, d, J = 7.1, H-14). s, H-15], 2.44 [3H, s, H-13], 2.15 [3H, s, H-
13C NMR (CDCl3) δC 200.2 (C-9), 159.4 12], 1.36 [3H, d, J = 7.1, H-14]; δC 27.9 [C-
(C-11), 140.8 (C-1), 135.9 (C-4), 129.0 (C-2, 12], 21.3 [C-15], 21.0 [C-13], và 14.0 [C-
C-6), 127.6 (C-3, C-5), 119.8 (C-10), 80.4 14]). ối chiếu với dữ liệu phổ của 8-
(C-8), 42.3 (C-7), 27.9 (C-12), 21.3 (C-15), hydroxy-ar-tumerone thấy sự tương đồng [6].
21.0 (C-13), 14.0 (C-14). Do đó kết luận chất 1 là 8-hydroxy-ar-
Hợp chất 1 thu được dưới dạng chất l ng tumerone.
sánh màu vàng nhạt. Dữ liệu phổ 1 chiều 1H Bisabola 3,10 diene-2-one (2):
NMR và 13C NMR cho thấy các tín hiệu đặc
202
- T¹P CHÝ Y häc viÖt nam tẬP 515 - th¸ng 6 - sè ĐẶC BIỆT - 2022
1H NMR (CDCl3) δH 5.80 [1H, m, H-3]; đương với diclofenac (-7.9 kcal/mol). Tuy
5.05[1H, ddd, J = 7.1, 5.8, 2.8, H-10]; 1.1 - nhiên, các liên kết với các hợp chất này v n
2.4 [10H, m]; 2.10 [1H, m]; 1.88 [3H, s, H- có sự khác nhau ở vị trí và loại liên kết với
15]; 1.62 [3H, s, H-13]; 1.54 [3H, s, H-12]; các acid amin trong trung tâm hoạt động. Vị
1.23 [2H, ddd, J = 8.8, 7.4, 4.1, H-9]; 0.74 trí liên kết của 1 và diclofenac có sự tương
[3H, d, J = 6.8Hz, H-14]. đồng khi tương tác với các acid amin Tyr
13C NMR (CDCl3) δC 201.1 (C-2), 161.2 355 và Val 523, trong khi chất 2 rất khác biệt
(C-4), 131.4 (C-11), 127.2 (C-3), 124.6 (C- với chủ yếu là các liên kết dạng alkyl do
10), 49.9 (C-5), 34.8 (C-8), 31.0 (C-7), 30.3 thiếu các cấu tr c vòng thơm và hydroxyl
(C-1), 26.1 (C-9), 25.8 (C-6), 24.2 (C-14), (Hình 3).
22.5 (C-15), 17.7 (C-12), 15.7 (C-13).
Hợp chất 2 thu được dưới dạng chất l ng IV. BÀN LUẬN
sánh, màu vàng nhạt. Các dữ liệu phổ cho Về phân lập và xác định cấu tr c các hợp
thấy sự có mặt của 1 nhóm isopropyliden chất từ Nghệ vàng: 2 hợp chất phân lập được
(δH 5.05[1H, ddd, J = 7.1, 5.8, 2.8, H-10]; đều thuộc khung sesquiterpene, một nhóm
1.62 [3H, s, H-13]; 1.54 [3H, s, H-12]), 1 hợp chất rất phổ biến trong các loài thuộc chi
nhóm methyl gắn với C bậc 3 (δH 0.74 [3H, Curcuma. Nhóm hợp chất này c ng đã được
d, J = 6.8Hz, H-14]), 1 proton olefin (δH chứng minh có nhiều tác dụng sinh học đáng
5.80 [1H, m, H-3]). Các tín hiệu trên phổ ch ý như hạ triglycerid máu, bảo vệ gan,
13C NMR c ng cho thấy cấu tr c của khung chống oxy hóa, chống viêm, kháng khuẩn
bisabolen. ối chiếu với dữ liệu phổ của [13,14,15]… Từ nghệ vàng các hợp chất có
bisabola 3,10 diene-2-one trong tài liệu tham cấu tr c này c ng đã được phân lập [1,2].
khảo cho thấy thấy sự tương đồng [8]. Cấu Về kết quả docking phân tử 2 hợp chất với
hình R tại vị trí C-1 được khẳng định bởi sự enzym COX-2: các d n xuất sesquiterpen
xuất hiện của tín hiệu nhóm methyl (H-14) chưa được nghiên cứu nhiều trên các m
trên phổ 1H NMR tại δH 0.74. Cấu hình S hình sàng lọc in silico. Trong một nghiên cứu
được loại trừ vì khi so sánh với cấu hình S của các nhà khoa học Ai-cập về các chất từ
trong các nghiên cứu trước đó, tín hiệu của cây C phấn hương lớn (Ambrosia maritima,
nhóm methyl này sẽ xuất hiện tại δH khoảng
Asteraceae), các sesquiterpen trong cây này
0.94 [3]. Do đó cấu tr c hợp chất 2 được xác
c ng có khả năng liên kết với năng lượng
định là isabola 3,10 diene-2-one.
liên kết là -7.44 đến -8.06 kcal/mol, phù hợp
3.2. Sàng lọc hoạt tính chống viêm bằng
với các kết quả nghiên cứu in vitro [16]. Các
docking phân tử
nghiên cứu sàng lọc ảo (in silico) gi p r t
Tiến hành sàng lọc hoạt tính chống viêm
ngắn thời gian c ng như tiết kiệm chi phí
th ng qua cơ chế ức chế COX-2 bằng phần
nghiên cứu, được coi là bước đầu chứng
mềm Autodock Vina. Kết quả thu được cho
minh tác dụng trước khi triển khai các nghiên
thấy năng lượng liên kết của 1 và 2 tương
đương nhau (-7.9 và -7.6 kcal/mol) và tương cứu tiếp theo về hoạt tính.
203
- C«ng tr×nh nghiªn cøu KHOA HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC HẢI PHÒNG
A
B
C
Hình 3. Mô phỏng liên kết giữa các chất 1 và 2 với trung tâm hoạt động của COX-2.
A. 8-Hydroxy-ar-tumerone (1)
B. Bisabola 3,10 diene-2-one (2)
C. Diclofenac
204
- T¹P CHÝ Y häc viÖt nam tẬP 515 - th¸ng 6 - sè ĐẶC BIỆT - 2022
V. KẾT LUẬN anti-inflammatory and anti-bacterial activities
Từ thân rễ Nghệ vàng thu hái tại Hải of different types of turmeric (Curcuma
Phòng, 2 hợp chất có cấu tr c sesquiterpene longa) powder in Bangladesh. Journal of
Agriculture and Food Research 2021,
là 8-hydroxy-ar-tumerone (1) và bisabola
6:100201.
3,10 diene-2-one (2) đã được phân lập và xác
6. Liu J, Zhang M, Fu W-j, Hu J-f, Dai G-h:
định cấu tr c. Sàng lọc hoạt tính chống viêm Efficacy of bioactive compounds from
của 2 hợp chất này bằng docking phân tử với Curcuma longa L. against mosquito larvae.
enzym COX-2 cho thấy ch ng có liên kết Journal of Applied Entomology 2018,
bền vững với năng lượng liên kết tương ứng 142(8):792-799.
là -7.9 và -7.6 kcal/mol. Chỉ số này tương 7. O. Trott AJO: AutoDock Vina: improving
đồng với diclofenac, một thuốc chống viêm the speed and accuracy of docking with a new
scoring function, efficient optimization and
ức chế chọn lọc trên COX-2. Do đó, các hợp
multithreading. Journal of Computational
chất chuyển hóa thứ cấp từ cây nghệ vàng có
Chemistry 2010, 31:455-461.
khả năng tiếp tục nghiên cứu và phát triển để 8. Ohshiro M, Kuroyanagi M, Ueno A:
tìm kiếm các chất d n đường có tác dụng Structures of sesquiterpenes from Curcuma
chống viêm. longa. Phytochemistry 1990, 29(7):2201-
2205.
TÀI LIỆU THAM KHẢO 9. Orlando BJ, Malkowski MG: Crystal
1. Feng L-P, Lu L-H, Yuan M-R, Mei S-X, Li structure of rofecoxib bound to human
X-H: Two pairs of bisabolane sesquiterpenoid cyclooxygenase-2. Acta Crystallogr F Struct
stereoisomers, bisacurone D-G, from the Biol Commun 2016, 72(Pt 10):772-776.
rhizome of Curcuma longa L. Fitoterapia 10. Panda V, Deshmukh A, Singh S, Shah
2020, 146:104701. T, Hingorani L: An Ayurvedic formulation
2. Feng Q: Chemical constituents of Curcuma of Emblica officinalis and Curcuma longa
longa I:bisabolane sesquiterpenes. Chinese alleviates insulin resistance in diabetic rats:
Journal of Medicinal Chemistry 2007. Involvement of curcuminoids and
3. Hagiwara H, Okabe T, Ono H, Kamat VP, polyphenolics. Journal of Ayurveda and
Hoshi T, Suzukib T, Ando M: Total Integrative Medicine 2021, 12(3):506-513.
synthesis of bisabolanesesquiterpenoids, α- 11. Sultana S, Munir N, Mahmood Z, Riaz M,
bisabol-1-one, curcumene, curcuphenol and Akram M, Rebezov M, Kuderinova N,
elvirol: utility of catalytic enamine reaction in Moldabayeva Z, Shariati MA, Rauf A et al:
cyclohexenone synthesis. Journal of the Molecular targets for the management of
Chemical Society, Perkin Transactions 1 cancer using Curcuma longa Linn.
2002(7):895-900. phytoconstituents: A Review. Biomedicine &
4. Hewlings SJ, Kalman DS: Curcumin: A Pharmacotherapy 2021, 135:111078.
Review of Its Effects on Human Health. 12. Tapsell LC, Hemphill I, Cobiac L,
Foods 2017, 6(10). Patch CS, Sullivan DR, Fenech M,
5. Khatun M, Nur MA, Biswas S, Khan M, Roodenrys S, Keogh JB, Clifton PM,
Amin MZ: Assessment of the anti-oxidant, Williams PG et al: Health benefits of herbs
205
nguon tai.lieu . vn
