Nghiên cứu sự tương tác giữa cacboplatin với guanine bằng phương pháp tính toán hóa học lượng tử - Nguyễn Thị Thu An

Trong nghiên cứu này, sự tƣơng tác giữa một sản phẩm thủy phân của carboplatin với nucleobase guanine đƣợc khảo sát một cách hệ thống bằng các phƣơng pháp tính toán hóa học lƣợng tử. Lý thuyết phiếm hàm mật độ (B3LYP) kết hợp với các bộ cơ sở phù hợp tƣơng quan (cc-pVTZ và cc-pVTZ-PP) đƣợc sử dụng để khảo sát các tham số nhiệt động, cấu trúc điện tử, đặc điểm liên kết, tính chất quang phổ trên một loạt các cấu trúc khác nhau, thay vì sử dụng các phƣơng pháp thực nghiệm truyền thống. Kết quả tính toán cho thấy tƣơng tác giữa PtII với guanine đƣợc ƣu tiên xảy ra tại vị trí N7. phẩm sinh ra đƣợc ổn định nhờ liên kết hydro mạnh giữa H của nhóm NH3 với nguyên tử O6 của guanine và liên kết H đóng vai trò quyết định trong việc ổn định liên kết giữa carboplatin với guanine. Kết quả phân tích NBO cho thấy khi liên kết hydro đƣợc hình thành có sự dịch chuyển điện tích từ nguyên tử H sang nguyên tử O. Điểm đáng chú ý là so với cisplatin, oxaliplatin cho thấy khả năng tƣơng tác với guanine và guanosine mãnh liệt hơn nhiều. Năng lƣợng trao đổi phối tử aqua của [Pt(NH3)2(H2O)Cl]+ với guanine đƣợc dự đoán là –39,3 kcal/mol [15] so với giá trị từ –290 đến –253 kcal/mol của [Pt(NH3)2(CBDCAh)(OH)]. Điều này cho thấy carboplatin có hiệu quả điều trị cao hơn và có khả năng điều trị nhiều loại ung thƣ đề kháng với cisplatin. Khi liên kết hydro XH∙∙∙N đƣợc hình thành, độ dài và tần số dao động hóa trị của liên kết X−H (X = N, C, O) thay đổi đáng kể. Kết quả tính toán cho thấy khoảng cách của liên kết X−H đƣợc kéo dài ra từ 0,018 đến 0,024 Å, tƣơng ứng với sự giảm tần số dao động X−H từ 33 đến 214 cm–1 so với ban đầu. Phổ hồng ngoại lý thuyết của một số hệ nghiên cứu đƣợc công bố nhƣ là những dự đoán qua đó cho phép xác định cấu trúc tối ƣu khi những thông tin thực nghiệm về quang phổ xuất hiện

pdf8 trang | Chia sẻ: honghp95 | Ngày: 01/12/2020 | Lượt xem: 11 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Nghiên cứu sự tương tác giữa cacboplatin với guanine bằng phương pháp tính toán hóa học lượng tử - Nguyễn Thị Thu An, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Tạp chí Hóa học, 55(3): 329-335, 2017 DOI: 10.15625/0866-7144.2017-00468 329 Nghiên cứu sự tương tác giữa cacboplatin với guanine bằng phương pháp tính toán hóa học lượng tử Nguyễn Thị Thu An, Phạm Vũ Nhật* Bộ môn Hóa, Khoa Khoa học Tự nhiên, Trường Đại học Cần Thơ Đến Tòa soạn 3-11-2016; Chấp nhận đăng 26-6-2017 Abstract Quantum chemical calculations are employed to examine the interactions between a hydrolysis product of carboplatin and the purine base site of DNA using guanine as a model reactant. Thermodynamic parameters, electronic structures, bonding characteristics and spectroscopic properties of the resulting complexes are investigated in the framework of density functional theory (B3LYP functional) along with correlation consistent basis sets. The computed results show that these interactions are dominated by electrostatic effects, namely the H-bond contributions, and there exists a charge flow from H atoms of ligands to O atoms of carboplatin when the hydrogen bond was formed. Keywords. Anticancer, cisplatin, carboplatin, DFT, NBO charge. 1. GIỚI THIỆU Ung thƣ là một trong những nguyên nhân gây tử vong hàng đầu và thực trạng ở Việt Nam, hầu hết các ca ung thƣ khi đƣợc phát hiện đã vào giai đoạn cuối (di căn) nên hóa trị hoặc hóa trị kết hợp là giải pháp đƣợc đánh giá có hiệu quả cao nhất. Mặc dù cisplatin (cis-[Pt(Cl)2(NH3)2] hay cis-DDP), một loại thuốc điều trị ung thƣ thuộc thế hệ thứ nhất, rất hiệu quả trong điều trị ung thƣ phổi, tinh hoàn và buồng trứng cũng nhƣ các khối u ở đầu và cổ [1,2,3], nhƣng nó cũng gây ra một số phản ứng phụ nghiêm trọng lên thận, tai và hệ thần kinh [4]. Do đó, việc nghiên cứu các dẫn xuất có khả năng thay thế cisplatin nhƣng ít độc, ít tác dụng phụ và dễ sử dụng hơn đang là lĩnh vực thu hút nhiều nhóm nghiên cứu về hóa học, dƣợc học, sinh–y học [5]. Kể từ khi hoạt tính sinh học của cisplatin đƣợc phát hiện, hàng ngàn dẫn xuất của nó đã đƣợc tổng hợp và đánh giá khả năng kháng khối u. Mục đích chính của các nghiên cứu là tập trung vào việc tìm ra hợp chất mới có những tính chất vƣợt trội hơn cisplatin nhƣ ít độc, ít tác dụng phụ, dễ tan trong nƣớc và có tính chọn lọc hơn. Nhìn chung hƣớng tiếp cận chủ yếu là thay thế một hoặc cả hai phối tử chloro bởi phối tử vòng càng nhƣ carboxylate, oxalat, sulfat hoặc glycolat [5]. Tuy nghiên, trong thực tế đây là nhiệm vụ rất khó khăn, không những do sự đa dạng về thành phần, cấu trúc và tính chất của những phối tử thay thế, mà còn do thiếu những thông tin định lƣợng ở cấp độ nguyên tử về các yếu tố kiểm soát tƣơng tác Pt–DNA. Thực tế, hàng ngàn hợp chất của Pt đã đƣợc tổng hợp trong những thập niên gần đây, nhƣng chỉ một vài chất nhƣ oxaliplatin, cacboplatin và nedaplatin là đƣợc thử nghiệm lâm sàng và đi vào thƣơng mại hóa [6]. Carboplatin là thế hệ thứ hai của nhóm các hợp chất platinum mới, trong đó nguyên tử Pt tạo phức với hai phối tử ammin và nhóm cyclobutanedicacboxylat. Dẫn xuất này đƣợc xác nhận là ít gây độc cho thận và hệ thần kinh hơn cisplatin [7]. Các nghiên cứu gần đây [8, 9], mặc dù chƣa hoàn toàn sáng tỏ, cho thấy tƣơng tự nhƣ cisplatin hoạt tính kháng khối u của carboplatin là kết quả của sự chuyển hóa sinh học do tƣơng tác với DNA tạo ra cả hai loại liên kết giữa và trong các sợi chéo nhau, gây ra hiện tƣợng phá vỡ sự tổng hợp của DNA, chấm dứt hiện tƣơng phân chia không kiểm soát của tế bào ung thƣ. Theo đó, tƣơng tác giữa carboplatin với DNA thông qua guanine, thymine và adenine ƣu tiên hơn là thông qua nhóm phosphat. Trong nghiên cứu này, chúng tôi thực hiện một khảo sát hệ thống sự tƣơng tác giữa carboplatin với guanine bằng các phƣơng pháp tính toán hóa lƣợng tử. Mục đích chính của nghiên cứu là tìm hiểu bản chất của sự tƣơng tác, bao gồm các điểm liên kết, năng lƣợng liên kết và cơ chế liên kết. Đây là những thông tin cần thiết cho những nghiên cứu về mối quan hệ định lƣợng giữa cấu trúc và hoạt tính của một dẫn xuất chứa O tiêu biểu của cisplatin. TCHH, 55(3), 2017 Phạm Vũ Nhật và cộng sự 330 2. PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN Tất cả các tính toán đƣợc thực hiện bằng chƣơng trình Gaussian 09 [10] trong khuôn khổ lý thuyết phiếm hàm mật độ DFT [11]. Phiếm hàm lai hóa B3LYP cùng với các bộ hàm cơ sở cc-pVTZ và cc-pVTZ-PP đƣợc sử dụng để tối ƣu hóa hình học cũng nhƣ tính toán năng lƣợng. Bộ hàm cơ sở với thế năng hiệu dụng (effective core potential – ECP) cc-pVTZ-PP đƣợc áp dụng cho Pt. Trong khi đó, bộ cơ cở electron đầy đủ cc-pVTZ đƣợc sử dụng cho các nguyên tố phi kim. Bộ cơ sở cc-pVTZ-PP đã đƣợc kết hợp hiệu ứng tƣơng đối tính (relativistic effects), một tính chất rất quan trọng đối với các kim loại nặng nhƣ Pt. Tần số dao động điều hòa (harmonic vibrational frequencies) cũng đƣợc tính nhằm xác định dạng hình học tối ƣu tƣơng ứng với cực tiểu địa phƣơng (local minima) hay trạng thái chuyển tiếp trên bề mặt thế năng (potential energy surface). Điện tích orbital liên kết thuần túy (NBO – natural bond orbital charges) của các nguyên tử đƣợc xác định bằng chƣơng trình NBO5.G. Chúng tôi sử dụng điện tích NBO để phân tích sự phân bố electron thay vì sử dụng điện tích Mulliken do điện tích NBO đƣợc đánh giá là đáng tin cậy hơn [12]. Giống nhƣ cisplatin, khi đi qua màng tế bào, carboplatin sẽ bị solvat hóa, tạo các phức monoaqua và diaqua (hình 1) [13]. Khi một phân tử nƣớc tấn công vào nguyên tử trung tâm Pt(II), làm mở vòng càng, một nguyên tử H (của nƣớc) sẽ tách ra và gắn vào nhóm CBDCA, nhóm hydroxyl còn lại vào nằm trong cùng mặt phẳng phân tử với Pt(II) và hai phối tử ammine (hình 2). Hình 1: Quá trình thủy phân carboplatin trong môi trƣờng trung tính Hình 2: Cấu trúc của phức monoaqua [Pt(NH3)2(CBDCAh)(OH)] đƣợc tối ƣu hóa tại B3LYP/cc-pVTZ-(PP) Tuy nhiên, trong nghiên cứu này, chúng tôi chỉ tiến hành khảo sát sự tƣơng tác giữa dạng monoauqa ([Pt(NH3)2(CBDCAh)(OH)], hình 2) với guanine tại các vị trí phối trí khác nhau. Năng lƣợng trao đổi phối tử của phức trên với guanine đƣợc tính dựa vào quá trình: [Pt(NH3)2(CBDCAh)(OH)] + G → [Pt(NH3)2(CBDCAh)G] + + OH – Biến thiên năng lƣợng càng âm, quá trình càng dễ xảy ra, nhƣng tính chọn lọc càng thấp. Bên cạnh đó, giá trị này còn có thể đƣợc sử dụng để đánh giá độ bền của tƣơng tác giữa Pt(II) với base guanine. 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Vị trí tương tác Guanine là một nucleobase hiện diện trong cả DNA và RNA, thuộc nhóm base purine (chứa vòng pyrimidine và imidazol 5 cạnh). Phân tử guanine có 5 vị trí có thể hình thành liên kết với carboplatin đó là N1, N3, N7, N9 và O6 (hình 3). Sự hình thành liên kết giữa carboplatin với guanine tại những vị trí này lần lƣợt đƣợc ký hiệu là CarboPtGN9, TCHH, 55(3), 2017 Nghiên cứu sự tương tác giữa cacboplatin... 331 CarboPtGN7, CarboPtGN3, CarboPtGN1, CarboPtGO6. Tại mức lý thuyết B3LYP/cc-pVTZ- (PP), có 7 cấu trúc của phức [Pt(NH3)2(CBDCAh)G] đƣợc tìm thấy. Trong đó CarboPtGN3 và CarboPtGN1 tồn tại hai cấu trạng (hình 6). Tất cả các cấu trúc đều có liên kết hydro giữa guanine và các phối tử ammine ngoại trừ CarboPtGO6. Hình 3: Cấu trúc của guanine (trái) và cấu trúc tối ƣu của [Pt(NH3)2(CBDCAh)G], CarboPtGN7 (phải) Cấu trúc có năng lƣợng thấp nhất CarboPtGN7 đƣợc ổn định nhờ hai liên kết hydro giữa phối tử ammine với các nguyên tử O của guanine và CBDCAh. Trong khi đó, cấu trúc kém ổn định nhất CarboPtGN3-2 (hình 4) chỉ tạo đƣợc một liên kết hydro. Chênh lệch năng lƣợng của hai dạng này tại mức lý thuyết B3LYP/cc-pVTZ-(PP) là 36,8 kcal/mol. Các cấu trúc CarboPtGN9 và CarboPtGN1 cũng hình thành liên kết hydro nhƣng chúng đều kém bền hơn CarboPtGN7. Bảng 1 trình bày một số kết quả thu đƣợc cho phức [Pt(NH3)2(CBDCAh)G] +. Năng lƣợng trao đổi phối tử tính tại mức lý thuyết B3LYP/cc-pVTZ-(PP) thay đổi từ –290 (CarboPtGN7) đến –253 (CarboPtGN3). Kết quả cho thấy sự thay thế một phân tử H2O trong [Pt(NH3)2(CBDCAh)(OH)] bởi phối tử guanine là quá trình giải phóng năng lƣợng và tƣơng tác giữa phức Pt(II)-G mang bản chất hóa học. Bảng 1: Năng lƣợng tƣơng đối giữa các cấu trúc (RE), năng lƣợng trao đổi phối tử (ET) và độ dài liên kết hydro cũng nhƣ độ dài liên kết giữa Pt với guanine (rPt-G) Cấu trúc RE (kcal/mol) ET (kcal/mol) Độ dài liên kết H (Å) (Å) CarboPtGN7 0,00 –289,8 1,71 2,07 CarboPtGN9 4,14 –285,6 1,88 2,06 CarboPtGN3-1 8,66 –281,1 1,94 2,09 CarboPtGN1-1 10,94 –278,8 1,83 2,09 CarboPtGN1-2 20,81 –268,9 1,80 2,09 CarboPtGN3-2 36,84 –252,9 1,92 2,07 Kết quả trong bảng 1 còn cho thấy, cả độ dài liên kết hydro giữa carboplatin với guanine và độ dài liên kết Pt-G đều có ảnh hƣởng đến độ bền của các cấu trúc. Nhìn chung các khoảng cách này càng ngắn thì hệ càng bền. Hai cấu trúc bền nhất chính là CarboPtGN7 và CarboPtGN9 đều có giá trị ngắn nhất (lần lƣợt là 2,07 và 2,06 Å), tuy nhiên CarboPtGN7 bền hơn do có độ dài liên kết hydro ngắn hơn nhiều (1,71 so với 1,88 Å). Điều này có thể là do liên kết hydro N-H∙∙∙O trong sản phẩm CarboPtGN7 mạnh hơn liên kết N-H∙∙∙N trong CarboPtGN9. 3.2. Sự thay đổi các tham số hình học và tần số dao động Khi liên kết hydro XH∙∙∙O đƣợc hình thành, độ dài và tần số dao động của liên kết XH có sự thay đổi đáng kể (xem bảng 2). Kết quả tính tại mức lý thuyết B3LYP/cc-pVTZ/cc-pVTZ–PP cho thấy, do tạo liên kết hydro, độ dài các liên kết X−H đƣợc kéo dài ra (0,016-0,024 Å), ứng với sự giảm tần số dao động X−H (33,1-214,8 cm-1). Sự hình thành liên kết hydro ảnh hƣởng không chỉ đến liên kết X-H mà còn đến nhóm cacbonyl của TCHH, 55(3), 2017 Phạm Vũ Nhật và cộng sự 332 guanine. Ví dụ, dao động hóa trị C=O trong guanine đƣợc dự đoán là xuất hiện tại 1798 cm–1. Do ảnh hƣởng của liên kết hydro, tần số dao động hóa trị của nhóm này trong phức CarboPtGN7 bị dịch chuyển mạnh đến vùng 1734 cm–1. Sự thay đổi này đƣợc giải thích là do sự hình thành liên kết hydro đã làm giảm đáng kể năng lƣợng dao động của liên kết C=O, bên cạnh sự tác dụng của quá trình platinate hóa. CarboPtGN1-1 (10,9) CarboPtGN1-2 (20,8) CarboPtGN3-1 (8,7) CarboPtGN3-2 (36,8) CarboPtGN9 (4,14) CarboPtGO6 (9,89) Hình 4: Các cấu trúc có thể có của phức [Pt(NH3)2(CBDCAh)G] + đƣợc tối ƣu tại B3LYP/cc-pVTZ-(PP). Giá trị trong dấu ngoặc đơn là năng lƣợng tƣơng đối (kcal/mol) so với CarboPtGN7 Bảng 2: Sự thay đổi độ dài (Δr, Å), tần số dao động (Δν, cm–1) của các liên kết X−H tham gia liên kết hydro Cấu trúc Liên kết Δr Δν CarboPtGN3-2 NH∙∙∙O 0,018 209,7 CarboPtGN1-2 NH∙∙∙O 0,019 214,8 CarboPGN1-1 NH∙∙∙O 0,017 214,2 CarboPtGN3-1 NH∙∙∙N 0,016 33,1 CarboPtGN9 NH∙∙∙N 0,019 204,4 CarboPtGN7 NH∙∙∙O 0,024 205,0 TCHH, 55(3), 2017 Nghiên cứu sự tương tác giữa cacboplatin... 333 Mặc dù cho đến thời điểm này, phổ hồng ngoại thực nghiệm của những hệ nghiên cứu chƣa đƣợc công bố, nhƣng phổ lý thuyết của chúng vẫn đƣợc trình bày trong bài báo này nhƣ là những dự đoán mà có thể cho phép xác định cấu trúc tối ƣu khi những thông tin thực nghiệm về quang phổ xuất hiện. Hình 5 minh họa phổ dao động (IR) của của phức monoaqua carboplatin và cấu trúc bền nhất của nó (CarboPtGN7) khi tạo liên kết với guanine. Hình 5 cho thấy có 3 vùng phổ đặc trƣng là vùng dao động trƣớc 1500 cm–1, vùng từ 1650-1800 cm–1 và vùng từ 3000-4000 cm–1. Các dao động có năng lƣợng nhỏ hơn 1500 cm–1 khá phức tạp với nhiều dao động khung cacbon, thay đổi góc liên kết và không đặc trƣng cho một nhóm chức nào. Chính vì vậy, vùng dao động này (vùng vân tay) thƣờng ít đƣợc chú ý đến. Vùng từ 1650-1800 cm–1 là vùng dao động hóa trị (co giãn) của nhóm cacbonyl C=O. Giá trị lý thuyết của tần số dao động C=O trong guanine tự do là 1800 cm –1. Trong khi đó, do ảnh hƣởng của liên kết H, dao động C=O (guanine) trong CarboPtGN7 đƣợc dự đoán xuất hiện tại 1750 cm–1. Sự thay đổi này đƣợc giải thích là do sự hình thành liên kết H đã làm yếu liên kết đôi C=O, bên cạnh sự tác dụng của quá trình platinate hóa. Hình 5: Phổ IR của phức [Pt(NH3)2(CBDCAh)G] + dạng bền nhất (trên) và của CarboPt-aqua (dƣới) tại mức lý thuyết B3LYP/cc-pVTZ-(PP) Phổ IR của CarboPt-aqua còn chứa rất nhiều đỉnh đặc trƣng trong vùng 3000-3700 cm–1. Những đỉnh có năng lƣợng lớn nhất tại 3700-3800 cm–1 tƣơng ứng với sự dao động hóa trị của các nhóm O−H. Các dao động co giãn N–H của phối tử ammin xuất hiện tại 3340-3550 cm–1. Trong khi đó, các đỉnh tại 3000-3100 cm–1 đƣợc qui kết cho dao động co giãn C–H. Sự thay thế một phối tử hydroxo bởi guanine gây ra sự thay đổi mạnh vùng co giãn 3000- 3700 cm –1 do sự hình thành liên kết hydro đã làm suy yếu đáng kể liên kết X–H. Phổ IR của CarboPtGN7 xuất hiện một mũi tại 2900 cm–1 của dao động co giãn N–H của nhóm NH3 tham gia vào liên kết hydro với nhóm C=O trong guanine. Khi chƣa tạo liên kết hydro, kiểu dao động này đƣợc nhìn thấy tại 3340 cm–1. 3.4. Phân tích NBO ề bản chất của liên kết hydro trong các sản phẩm thu đƣợ ực hiệ ết B3LYP/cc-pVTZ/cc-pVTZ-PP cho các cấu trúc bền nhất. Trong các phân tích NBO với mục đích đánh TCHH, 55(3), 2017 Phạm Vũ Nhật và cộng sự 334 giá liên kết hydro, chỉ số đƣợc quan tâm đặc biệt là năng lƣợng nhiễu loạn bậc hai E(2) [ 14 ]. Năng lƣợng E(2) càng lớn, tƣơng tác của liên kết H càng mạnh. Bảng 3 liệt kê các giá trị E(2) liên quan đến liên kết hydro trong các cấu trúc CarboPtGN7 và CarboPtGN3. Bảng 3: Năng lƣợng nhiễu loạn bậc hai E(2) và điện tích NBO của các nguyên tử tham gia vào liên kết H tính tại mức lý thuyết B3LYP/cc-pVTZ-(PP) Cấu trúc Năng lƣợng E(2) (kcal/mol) Điện tích NBO (au) CarboPtGN7 LP(1) O35 (N5H8) LP(2) O35 (N5H8) LP(1) O23 (N2H9) LP(2) O23 (N2H9) 5,81 15,4 5,38 21,8 O35 H8 O24 H9 –0,384 +0,230 –0,396 +0,222 CarboPtGN3 LP(1) O23 (N31H37) LP(2) O23 (N31H37) 1,58 3,97 O23 H37 –0,368 +0,231 Hình 6: Điện tích NBO của nguyên tử H8 trong CarboPt-aqua (trái) và nguyên tử O35, H8 trong CarboPtGN7 (phải) tại mức lý thuyết B3LYP/cc-pVTZ-(PP) Các giá trị năng lƣợng nhiễu loạn bậc hai (bảng 3) cho thấy sự hiện diện của những tƣơng tác xuất phát từ các cặp electron tự do LP(1) và LP(2) của nhóm cacbonyl (guanine) với các orbital phản liên kết σ*(N–H). Kết quả trong bảng 3 còn cho thấy liên kết H trong CarboPtGN7 mạnh hơn trong CarboPtGN3 rất nhiều. Các giá trị E(2) của CarboPtGN7 là 5,38 và 21,8 kcal/mol so với 1,58 và 3,97 kcal/mol của CarboPtGN3. Vì liên kết H có liên quan đến sự phân bố lại điện tích, nên điện tích NBO của các nguyên tử tham gia vào liên kết H cũng đƣợc khảo sát. Các giá trị điện tích NBO tính tại cùng mức lý thuyết với tối ƣu hóa hình học đƣợc tóm tắt trong bảng 2 cùng với năng lƣợng nhiễu loạn bậc hai. Điện tích NBO của các nguyên tử H và O tham gia vào liên kết hydro của CarboPt-aqua và CarboPtGN7 đƣợc thể hiện trên hình 6. Kết quả tính toán điện tích NBO cho thấy do sự hình thành liên kết hydro, nguyên tử H trở nên dƣơng điện hơn. Thật vậy, điện tích của H8 trong CarboPtGN7 là +0,23 au so với +0,17 au trong CarboPt-aqua (H của nhóm NH3). Ngƣợc lại, nguyên tử O35 trở nên âm điện hơn. Điện tích NBO của O35 trong CarboPtGN7 là –0,39 và trong phân tử guanine là –0,32 au. Nghĩa là xảy ra sự dịch chuyển điện tích từ nguyên tử H sang nguyên tử O khi liên kết hydro đƣợc hình thành. 4. KẾT LUẬN Trong nghiên cứu này, sự tƣơng tác giữa một sản phẩm thủy phân của carboplatin với nucleobase guanine đƣợc khảo sát một cách hệ thống bằng các phƣơng pháp tính toán hóa học lƣợng tử. Lý thuyết phiếm hàm mật độ (B3LYP) kết hợp với các bộ cơ sở phù hợp tƣơng quan (cc-pVTZ và cc-pVTZ-PP) đƣợc sử dụng để khảo sát các tham số nhiệt động, cấu trúc điện tử, đặc điểm liên kết, tính chất quang phổ trên một loạt các cấu trúc khác nhau, thay vì sử dụng các phƣơng pháp thực nghiệm truyền thống. Kết quả tính toán cho thấy tƣơng tác giữa PtII với guanine đƣợc ƣu tiên xảy ra tại vị trí N7. Các sản TCHH, 55(3), 2017 Nghiên cứu sự tương tác giữa cacboplatin... 335 phẩm sinh ra đƣợc ổn định nhờ liên kết hydro mạnh giữa H của nhóm NH3 với nguyên tử O6 của guanine và liên kết H đóng vai trò quyết định trong việc ổn định liên kết giữa carboplatin với guanine. Kết quả phân tích NBO cho thấy khi liên kết hydro đƣợc hình thành có sự dịch chuyển điện tích từ nguyên tử H sang nguyên tử O. Điểm đáng chú ý là so với cisplatin, oxaliplatin cho thấy khả năng tƣơng tác với guanine và guanosine mãnh liệt hơn nhiều. Năng lƣợng trao đổi phối tử aqua của [Pt(NH3)2(H2O)Cl] + với guanine đƣợc dự đoán là –39,3 kcal/mol [15] so với giá trị từ –290 đến –253 kcal/mol của [Pt(NH3)2(CBDCAh)(OH)]. Điều này cho thấy carboplatin có hiệu quả điều trị cao hơn và có khả năng điều trị nhiều loại ung thƣ đề kháng với cisplatin. Khi liên kết hydro XH∙∙∙N đƣợc hình thành, độ dài và tần số dao động hóa trị của liên kết X−H (X = N, C, O) thay đổi đáng kể. Kết quả tính toán cho thấy khoảng cách của liên kết X−H đƣợc kéo dài ra từ 0,018 đến 0,024 Å, tƣơng ứng với sự giảm tần số dao động X−H từ 33 đến 214 cm–1 so với ban đầu. Phổ hồng ngoại lý thuyết của một số hệ nghiên cứu đƣợc công bố nhƣ là những dự đoán qua đó cho phép xác định cấu trúc tối ƣu khi những thông tin thực nghiệm về quang phổ xuất hiện. Lời cảm ơn. Xin chân thành cảm ơn trung tâm tính toán Đại học Jackson States, Hoa Kỳ đã cho phép chúng tôi sử dụng sức máy để thực hiện những tính toán trong nghiên cứu này. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Gordon M., Hollander S. Review of platinum anticancer compounds, J. Med., 24, 209-265 (1993). 2. Weiss R. B. and Christian M. C. New cisplatin analogues in development, Drugs, 46, 360-377 (1993). 3. Howell S. B. Platinum and other metal coordination compounds in cancer chemotherapy, Springer Science & Business Media (2013). 4. Wong E. and Giandomenico C. M. Current status of platinum-based antitumor drugs, Chem Rev, 99, 2451-2466 (1999). 5. Boulikas T., Pantos A., Bellis E., Christofis P. Designing platinum compounds in cancer: structures and mechanisms, Cancer Ther., 5, 537-583 (2007). 6. Anconi Cleber P. A.; da Silva Delgado L., dos Reis A., João B., De Almeida, W. B., Luiz Costa A. S., Dos Santos H. F. Inclusion complexes of α- cyclodextrin and the cisplatin analogues oxaliplatin, carboplatin and nedaplatin: A theoretical approach, Chem. Phys. Lett., 515, 127-131 (2011). 7. Di Pasqua A. J., Goodisman J., Dabrowiak J. C. Understanding How the Platinum Anticancer Drug Carboplatin Works: From the Bottle to the Cell, Inorganica Chimica Acta, 389, 29-35 (2012). 8. Deepak K. J., Gunjan T., Ranjana M., Suman K. Carboplatin interaction with calf-thymus DNA: A FTIR spectroscopic approach, Journal of Molecular Structure, 969, 126-129 (2010). 9. Jangir D. K., Mehrotra R. Raman spectroscopic evaluation of DNA adducts of a platinum containing anticancer drug, Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc., 130, 386-389 (2014). 10. Frisch M., Trucks G., Schlegel H. B., Scuseria G., Robb M., Cheeseman J., Scalmani G., Barone V., Mennucci B., and Petersson G. E., Gaussian 09: Gaussian, Inc. Wallingford, CT (2009). 11. Pierre H., Kohn W. Inhomogeneous Electron Gas, Physical Review B, 136, 864-871 (1964). 12. Joshi A. M., Tucker M. H., Delgass W. N., Thomson K. T. CO adsorption on pure and binary-alloy gold clusters: a quantum chemical study, Journal of Chemical Physics, 125, 194707-194720 (2006). 13. Hah S. S., Stivers K. M., de Vere White R. W., Henderson P. T. Kinetics of carboplatin-DNA binding in genomic DNA and bladder cancer cells as determined by accelerator mass spectrometry, Chem Res Toxicol, 19, 622-626 (2006). 14. Reed A., Cuptisb L. A., Weinhold F. Intermolecular interactions from a natural bond orbital, donor- acceptor viewpoint, Chem. Rev., 88, 899-926 (1988). 15. Phạm Vũ Nhật, Nguyễn Đình Cung Tiến, Nguyễn Hoàng Phƣơng. Sự tương tác giữa cis-[PtCl2(NH3)2] và cis-[PtCl2(iPram(Hpz)] với guanine: Một nghiên cứu trên cơ sở lý thuyết phiếm hàm mật độ, Tạp chí Khoa học Trƣờng Đại học Cần Thơ, 37, 97-107 (2015). Liên hệ: Phạm Vũ Nhật Bộ môn Hóa, Khoa Khoa học Tự nhiên, Trƣờng Đại học Cần Thơ Khu II, đƣờng 3/2, P. Xuân Khánh, Q. Ninh Kiều, Thành phố Cần Thơ E-mail: nhat@ctu.edu.vn. 2 1. Gordon M, Hollander S. Review of platinum anticancer compounds, J Med, 24, 209 – 265 (1993). 2. Weiss R.B. and Christian M.C. New cisplatin analogues in development, Drugs, 46, 360–377 (1993). 3. Howell S.B. Platinum and other metal coordination compounds in cancer chemotherapy, Springer Science & Business Media (2013). 4. Wong E. and Giandomenico C.M. Current status of platinum-based antitumor drugs, Chem Rev, 99, 2451–2466 (1999). 5. Boulikas T., Pantos A., Bellis E., Christofis P. Designing platinum compounds in cancer: structures and mechanisms, Cancer Ther, 5, 537–583 (2007). 6. Anconi Cleber P. A.; da Silva Delgado L., dos Reis A., João B., De Almeida, W. B., Luiz Costa A. S., Dos Santos H. F. Inclusion complexes of α-cyclodextrin and the cisplatin analogues oxaliplatin, carboplatin and nedaplatin: A theoretical approach, Chem Phys Lett, 515, 127–131 (2011). 7. Di Pasqua A. J., Goodisman J., Dabrowiak J. C. Understanding How the Platinum Anticancer Drug Carboplatin Works: From the Bottle to the Cell, Inorganica Chimica Acta, 389, 29–35 (2012). 8 . Deepak K. J., Gunjan T., Ranjana M., Suman K. Carboplatin interaction with calf-thymus DNA: A FTIR spectroscopic approach, Journal of Molecular Structure, 969, 126–129 (2010). 9. Jangir D. K., Mehrotra R. Raman spectroscopic evaluation of DNA adducts of a platinum containing anticancer drug, Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc., 130, 386-389 (2014). 10. Frisch, M., Trucks G., Schlegel H.B., Scuseria G., Robb M., Cheeseman J., Scalmani G., Barone V., Mennucci B., and Petersson G. E., Gaussian 09: Gaussian, Inc. Wallingford, CT (2009). 11. Pierre, H., Kohn, W. Inhomogeneous Electron Gas, Physical Review B, 136, 864-871 (1964). 12. Joshi, A. M., Tucker M. H., Delgass W. N., Thomson K. T. CO adsorption on pure and binary-alloy gold clusters: a quantum chemical study, Journal of Chemical Physics, 125, 194707-194720 (2006). 13. Hah S. S., Stivers K. M., de Vere White R. W., Henderson P. T. Kinetics of carboplatin-DNA binding in genomic DNA and bladder cancer cells as determined by accelerator mass spectrometry, Chem Res Toxicol, 19, 622-626 (2006), 14. Reed, A., Cuptisb, L. A., Weinhold, F. Intermolecular interactions from a natural bond orbital, donor-acceptor viewpoint, Chem. Rev., 88, 899-926 (1988). 15. Phạm Vũ Nhật, Nguyễn Đình Cung Tiến, Nguyễn Hoàng Phƣơng. Sự tương tác giữa cis-[PtCl2(NH3)2] và cis- [PtCl2(iPram(Hpz)] với guanine: Một nghiên cứu trên cơ sở lý thuyết phiếm hàm mật độ, Tạp chí Khoa học Trƣờng Đại học Cần Thơ, 37, 97-107 (2015).

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdf10531_38464_2_pb_1383_2090080.pdf
Tài liệu liên quan