THÔNG TIN LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐƯA LÊN MẠNG

Tên đề tài luận án: Sàng lọc in silico và in vitro các cấu trúc phân tử nhỏ có khả năng tương tác với interleukin-33 và thụ thể ST2

Chuyên ngành: Hóa Dược                                      Mã số: 9720203                                            

Họ và tên nghiên cứu sinh: Mai Thành Tấn

Họ và tên người hướng dẫn: GS. TS. Thái Khắc Minh

Tên cơ sở đào tạo: Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh

                           TÓM TẮT NHỮNG KẾT LUẬN MỚI CỦA LUẬN ÁN                          

Đặt vấn đề: Trục IL-33/ST2 có vai trò quan trọng trong cơ chế bệnh sinh của các bệnh viêm và tự miễn. Nghiên cứu này được thực hiện với mục tiêu tìm kiếm các chất ức chế phân tử nhỏ đối với tương tác protein-protein (PPI) giữa IL-33 và ST2.

Đối tượng và phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu in silico được thực hiện trên cấu trúc tinh thể của IL-33/ST2 và phối tử ức chế được thu thập từ các bài báo khoa học. Phương pháp được sử dụng gồm thiết kế thuốc trên cấu trúc mục tiêu (SBDD) và dựa trên phối tử (LBDD). Các mô hình được sàng lọc qua các thư viện hóa học đa dạng. Các chất tiềm năng được đánh giá in vitro hoạt tính ức chế tín hiệu IL-33/ST2 trên dòng tế bào HEK-Blue IL-33 (HB) và khả năng gắn kết với IL-33 bằng quang phổ huỳnh quang.

Kết quả: Một cơ sở dữ liệu chứa hơn 224 triệu cấu dạng 3D được chuẩn bị cho sàng lọc in silico. Các điểm nóng trên giao diện PPI IL-33/ST2 được lập hồ sơ bằng các phương pháp tính toán. Các vị trí gắn kết phù hợp cho phối tử phân tử nhỏ được khảo sát toàn diện trên IL-33 và ST2. Tại các vị trí gắn kết tiềm năng, các mô hình pharmacophore và gắn kết phân tử được xây dựng dựa trên các điểm nóng. Cơ sở dữ liệu được sàng lọc qua các mô hình, thu được các hợp chất tiềm năng gắn kết ổn định IL-33/ST2 được xác nhận bởi mô phỏng động lực học phân tử. Theo hướng LBDD, truy vấn ROCS-iIL33, mô hình PH4-LB-iST2 và các mô hình QSAR-HB được xây dựng và đánh giá chặt chẽ. Các mô hình được sử dụng để sàng lọc qua cơ sở dữ liệu và thu được các hợp chất tiềm năng. Với sự sẵn có, một thư viện hợp chất nội bộ được sàng lọc qua tất cả các mô hình và các hợp chất tiềm năng được đưa vào thử nghiệm in vitro. Trong thử nghiệm trên tế bào HB, các hợp chất có IC₅₀ từ 23,85 đến 80,11 μM. Hợp chất T821 được chứng minh khả năng gắn kết trên IL-33 với hằng số phân ly là 1,7 × 10⁻³ M.

Kết luận: Các mô hình in silico được xây dựng trong đề tài góp phần giải quyết những thách thức trong nghiên cứu chất ức chế phân tử nhỏ trên PPI và định hướng cho quá trình tìm kiếm các hợp chất có hoạt tính ức chế tín hiệu IL-33/ST2.

Từ khóa: interleukin-33, thụ thể ST2, tương tác protein-protein, chất ức chế phân tử nhỏ, CADD

ONLINE Ph.D. DISSERTATION INFORMATION

The Ph.D. Dissertation title: In silico and in vitro screening of small molecules interacting with interleukin-33 and the ST2 receptor

Specialty: Medicinal Chemistry                                 Code: 9720203

Ph.D. candidate: Tan Thanh Mai

Supervisor: Professor Khac-Minh Thai, PhD.

Academic institute: University of Medicine and Pharmacy at Ho Chi Minh City 

SUMMARY OF NEW FINDINGS

Background: The IL-33/ST2 axis plays a crucial role in the pathogenesis of inflammatory and autoimmune diseases. This study was conducted with the aim of exploring small-molecule inhibitors of the protein-protein interaction (PPI) between IL-33 and ST2.

Objectives and Methods: In silico studies were performed based on the crystal structures of IL-33/ST2 and inhibitory ligands collected from the literature. The structure-based (SBDD) and ligand-based drug design (LBDD) methods were applied. The in silico models were screened through diverse chemical libraries. Potential compounds were evaluated in vitro for their IL-33/ST2 signaling inhibitory activity using the HEK-Blue IL-33 (HB) cell line and for IL-33 binding ability via fluorescence spectroscopy.

Results: A database containing over 224 million 3D conformations was prepared for in silico screening. The hotspots at the IL-33/ST2 PPI interface were profiled using computational methods. Small-molecule ligand binding sites were thoroughly investigated on both IL-33 and ST2. Pharmacophore and molecular docking models were developed based on the hotspots at these potential binding sites. The database was virtually screened through these models, leading to the identification of potential compounds that stably bind to IL-33/ST2, which were further confirmed by molecular dynamics simulations. In the LBDD approach, the ROCS-iIL33 query, PH4-LB-iST2 model, and QSAR-HB models were constructed and rigorously validated. These models were employed to virtually screen through the database and identify potential compounds. Due to availability, an in-house compound library was screened through all the models, and the potential compounds were subjected to in vitro testing. In the assay on HB cells, the compounds exhibited IC₅₀ values ranging from 23.85 to 80.11 μM. Compound T821 was found to bind to IL-33 with a dissociation constant of 1.7 × 10⁻³ M.

Conclusion: The in silico models developed in this work contributed to addressing the challenges of small-molecule inhibitor discovery on PPI and could orient the identification of compounds with inhibitory activity against IL-33/ST2 signaling.

Keywords: interleukin-33, ST2 receptor, protein-protein interactions, small-molecule inhibitors, CADD

LUẬN ÁN

TÓM TẮT LUẬN ÁN