بررسی سمیت سلولی و مطالعات داکینگ مولکولی بر روی مشتقات فتالیمید و نفتالیمید به عنوان عوامل بالقوه ضد سرطان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مرکز تحقیقات سم شناسی، مؤسسه تحقیقات علوم پایه پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور، اهواز، ایران.

2 گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز، ایران

3 گروه شیمی دارویی، دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور، اهواز، ایران

10.32598/JSMJ.20.4.2456

چکیده

زمینه و هدف سرطان پس از بیمار یهای قلب یعروقی به عنوان دومین عامل مر گ ومیر در جهان شناخته م یشود. بنابراین هدف از تحقیق
حاضر، بررسی مشتقات فتالیمد و نفتالیمید به منظور توسعه ترکیبات ضد سرطان است.
روش بررسی در این مطالعه آزمایشگاهی، فعالیت سمیت سلولی 6 مشتق فتالیمد و نفتالیمدی با استفاده از روش MTT بر روی 3
رده سلولی سرطان پستان ) MCF-7 (، سرطان تخمدان ) SKOV3 ( و سرطان ریه ) A549 ( مورد بررسی قرار گرفت. همچنین مطالعات
داکینگ به منظور تعیین میزان انرژی اتصال و نحوه بره مکنش ترکیبات با DNA به عنوان هدف احتمالی این ترکیبات، انجام شد.
یافت هها بر اساس نتایج MTT ، ترکیب C1 ، مشتق نفتالیمیدی، بیشترین فعالیت سمیت سلولی از خود نشان داد. مقادیر IC50 این ترکیب
در برابر رد ههای سلولی سرطانی MCF-7، SKOV3 و A549 به ترتیب معادل 7/ 1، 2/ 6 و 5/ 9 میکرومولار است. همچنین مقایسه
مشتقات فتالیمید و نفتالیمید نشان م یدهد که ترکیبات C3 ،C5 و C1 دارای بخش کربوکسیل، اثرات بهتری نسبت به سه ترکیب و C6
C2 ،C4 که دارای بخش 5-آمیدوایزوفتالیک اسید هستند، ایجاد م یکنند.
نتیج هگیری به طور کلی مشتقات نفتالیمیدی سمیت سلولی بهتری نسبت به مشتقات فتالیمیدی ایجاد م یکردند. ترکیب C1 بر روی هر
3 رده سرطانی مورد بررسی از نظر فعالیت سیتوتوکسیک بالاترین اثرات را داشته و م یتواند در مسیر آینده توسعه ترکیبات ضد سرطان
مورد توجه قرار گرفته و مطالعات بیشتری روی آن صورت گیرد.

کلیدواژه‌ها


مقدمه
سرطان یک مسئله عمده بهداشت عمومی در سراسر جهان است که پس از بیماری‌های قلبی‌عروقی به عنوان دومین عامل مرگ‌و‌میر در جهان شناخته می‌شود. به طوری که طبق آمارهای سازمان بهداشت جهانی برآورد شده است که تا سال 2025 سالانه بیش 19/3 میلیون مرگ در اثر بیماری سرطان رخ دهد [1]. از این رو توسعه عوامل جدید ضد سرطان با اثرات اختصاصی بالاتر و عوارض جانبی کمتر به عنوان یک هدف عمده در زمینه شیمی دارویی محسوب می‌شود [2]. 
هسته‌های فتالیمید و نفتالیمید واحدهای ساختاری مهمی هستند که در تعداد زیادی از آلکالوئیدهای طبیعی و مشتقات سنتزی یافت می‌شوند که این هسته‌ها فعالیت‌های بیولوژیکی مختلفی از جمله فعالیت‌های ضد التهابی [3]، ضد باکتریایی [4 ,5]، ضد مالاریا [6]، ضد ویروسی [7]، مهار آنزیم هیستون داستیلاز [8, 9]، آنتی اکسیدانی [10] و ضد سرطان [11, 12 ,13 ,141516] به این مشتقات می‌بخشد.
داروهای ضد سرطان اهداف مختلفی دارند که در این میان، DNA همچنان به عنوان هدف مهم برای شیمی‌درمانی سرطان محسوب می‌شود. از این رو، داروهای برهم‌کنش‌کننده با DNA شامل عوامل الکیله‌کننده، عوامل متصل‌شونده به شیار DNA و اینترکیلیت‌کننده با DNA در درمان سرطان کاربرد فراوانی پیدا کرده‌اند. یکی از این ترکیبات با توانایی بالقوه در اینترکیلیت شدن در DNA‌، مشتقات فتالیمید و نفتالیمید است. طراحی مواد ضد تومور بسیار مؤثر، از اهمیت قابل توجهی در شیمی دارویی برخوردار است. از این رو داروهای ضد سرطان نفتالیمید، محور مهمی در توسعه داروهای ضد سرطان را تشکیل می‌دهند. با کشف اولین ترکیب راهبر نفتالیمیدی، آمونافید (تصویر شماره 1)، توسط برانا و همکارانش [1718] تعداد زیادی از مشتقات نفتالیمید سنتز و فعالیت ضد توموری آن‌ها بر انواع رده‌های سلول سرطانی موش و انسان مورد بررسی قرار گرفت.

در این میان ترکیب آموفنامید نشان داد که یک عامل اینترکیلیت‌کننده بوده و موجب ایجاد شکست‌های تک‌رشته‌ای، دو‌رشته‌ای و همچنین ایجاد اتصال‌های متقاطع بین DNA و پروتئین از طریق تداخل در عملکرد توپوایزومراز II می‌‌شود [192021]. از آن پس، به اصلاح اسکلت نفتالیمید توجه زیادی صورت گرفت. 
مشتقات اصلاح‌شده با سیستم چند‌حلقه‌ای آروماتیک ترکیب شده و یک یا دو زنجیره جانبی ساده انعطاف‌پذیر به آن اضافه شد. در سال‌های اخیر، داروهای مختلف کونژوگه با اسید آمینه، مانند آنتراکینون گونژوگه‌شده با اسید آمینه و 9-هیدروکسی آلیپتیسینیوم گزارش شد (تصویر شماره 1)، که نتایج امیدوارکننده ای در این راه به دست آمد. این نکته به‌خوبی تبیین شد که اسیدهای آمینه، مواد اولیه ضروری برای رشد سلول و سنتز پروتئین هستند که این اسید آمینه‌ها می‌توانند جذب مواد ضد تومور را بهبود بخشند. بنابراین، یک استراتژی محتمل برای افزایش جذب ترکیبات چربی‌دوست بیولوژیکی از غشای سلولی، ترکیب با اسیدهای آمینه بود. این مسئله سبب شد تا مشتقات مختلف نفتالیمید ترکیب‌شده با لوسین به عنوان زنجیره جانبی سنتز شوند. بررسی آزمایش‌های اتصال DNA نشان داد که این مشتقات به عنوان مواد اینترکیلیت‌کننده با DNA عمل می‌کنند [1, 2223].
بنابراین با توجه به اهمیت مشتقات نفتالیمید و فتالیمید و با هدف توسعه عوامل ضد سرطان با خواص بیو‌دارویی مطلوب و سمیت پایین، فعالیت سمیت سلولی 6 ترکیب از مشتقات فتالیمید و نفتالیمید سنتز‌شده که برخی از آن‌ها دارای اسید آمینه ایزولوسین هستند، به روش MTT روی 3 رده سلولی سرطانی A549، SKOV3 و MCF-7 توسط تقوی و همکاران مورد بررسی قرار گرفت [242526]. همچنین داکینگ مولکولی ترکیبات با DNA به منظور تعیین برهم‌کنش‌های مهم و مؤثر ترکیبات با هدف، انجام شد.
روش بررسی 
در این بخش میزان فعالیت سیتوتوکسیک ترکیبات با استفاده از تست MTT مورد بررسی قرار گرفت. همچنین مطالعات برهم‌کنش ترکیبات با DNA آن‌ها به‌ منظور بررسی دقیق‌تر مکانیسم احتمالی آن‌ها به عنوان عوامل اینترکلیت‌کننده‌ DNA، با استفاده از روش‌های مدل ‌سازی مولکولی انجام گرفت. 
بررسی فعالیت سیتوتوکسیک به روش MTT
در این مطالعه تجربی سمیت سلولی 6 ترکیب فتالیمیدی و نفتالیمدی در برابر رده‏های سلولی سرطان تخمدان (SKOV3)، سرطان ریه (A549) و سرطان پستان (MCF7) مورد بررسی قرار گرفت. در این روش، ابتدا سلول‏های کشت داده‌شده در فلاسک با استفاده از تریپسین از کف فلاسک جدا و پس از جمع‌آوری سلول‏ها از کف فلاسک و شست‌وشو با محیط کشت (حاوی 10درصد آنتی‌بیوتیک و 10 درصد FBS‌)، تعداد سلول‏های زنده با استفاده از لام نئوبار شمارش شد. سپس به هر چاهک پلیت 96‌تایی، تعداد 10 هزار سلول در حجم 100 میکرولیتر از محیط کشت اضافه شد. پس از گذشت 24 ساعت از کشت سلول‌ها، محتویات مربوط به هر چاهک خارج و 100 میکرولیتر از ترکیبات با غلظت‏های 1، 5، 10، 25، 50 و 100 میکرو‌مولار به صورت 3 بار تکرار به چاهک‏ها اضافه شد. به 3 چاهک نیز به عنوان کنترل منفی فقط محیط کشت اضافه شد. همچنین ترکیب دوکسوروبیسین به عنوان کنترل مثبت استفاده شد. سپس سلول‌ها به مدت 72 ساعت در انکوباتور با دمای 37 درجه سانتیگراد قرار داده شد. پس از اتمام زمان انکوباسیون محلول رویی هر چاهک برداشته و 100 میکرولیتر از محلول MTT 0/5 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر به آن اضافه شد. به دنبال آن میکروپلیت به مدت 4 ساعت در دمای 37 درجه سانتیگراد انکوبه شد. سپس محلول رویی هر چاهک را برداشته و 100 میکرولیتر از محلول DMSO به هر چاهک افزوده شد. میکروپلیت به مدت 20 دقیقه روی شیکر با سرعت 100 دور در دقیقه شیک شد. درنهایت جذب هر چاهک در طول موج 570 نانومتر نسبت به فیلتر مرجع 620 نانومتر ثبت شد.
میزان جذب نوری به‌دست‌آمده بر اساس فرمول شماره 1 نسبت به چاهک بلانک نرمال شد و سپس درصد مهارکنندگی نسبت به جمعیت غلظت صفر با استفاده از فرمول شماره 1 محاسبه شد. آزمون‏های آماری بر روی داده‏های به‌دست‌آمده، انجام گرفت.
1.
ODTreated= ODTest - ODBlank
درصد جمعیت سلولی=‌(ODTreated/ODConcentration zero(untreated)) × 100
بنابراین درصد مهارکنندگی طبق فرمول شماره 2 محاسبه می‌‌شود.
2.
%Inhibition=100-[OD treated⁄OD(untreated) ×100
برای تعیین IC50، ابتدا نمودار درصد مهارکنندگی بر حسب غلظت (6 غلظت مختلف، غلظت‌های 1، 5، 10، 25، 50 و 100 میکرومولار) توسط نرم‌افزار Curve Expert نسخه 4/1 رسم شد. بدین وسیله غلظتی از ترکیب که در آن فقط 50 درصد سلول‌ها زنده می‌مانند (Inhibitory Concentration 50: IC50)، به دست آمد. 
داکینگ مولکولی
مطالعات داکینگ مولکولی این ترکیبات توسط نرم‌افزار Autodock نسخه 4/2 انجام شد. به منظور انجام این مطالعات داکینگ، بهترین ساختار کریستالوگرافی اشعه ایکس با کد 1LU5 از سایت www.rscb.org استخراج شد. سپس تمام تصحیح‌های اسید آمینه‌ای یا بازهای DNA با استفاده از نرم‌افزار MOE انجام شد. همچنین لیگاند همراه و مولکول‌های آب حذف شد. به دنبال آن، اتم‌های هیدروژن غیرقطبی در اتم کربن مربوطه ادغام شده و پارامترهای حلال پوشی ماکرومولکول و بارالکتریکی کُلمن با استفاده از نرم‌افزار Autodock نسخه 4/2 محاسبه شد و درنهایت فایل ماکرومولکول با فرمت pdbqt ذخیره شد. همچنین ساختار دو‌بعدی لیگاندها با استفاده از نرم‌افزار ChemBioDraw 2D ترسیم شد و سپس به محیط نرم‌افزار گرافیکی Hyperchem نسخه 8 منتقل شد. در این حالت بهینه‌سازی کانفورماسیون لیگاند از نظر انرژی با روش مولکولار مکانیک (MM+) و نیمه‌تجربی ( AM1یا PM3) انجام گرفت. این فایل به صورت pdb ذخیره شد. پس از بهینه‌سازی انرژی لیگاند، بارالکتریکی گَستیگِر (بارهای الکتریکی اتم که به صورت تجربی محاسبه می‌‌شود) و تعداد درجات آزادی زوایای پیچشی لیگاند با استفاده از نرم‌افزار AutoDock محاسبه شد. درنهایت فایل لیگاند به صورت pdbqt ذخیره شد. 
پس از آماده‌سازی فایل‌های ورودی مورد نیاز داکینگ (ماکرومولکول، لیگاند و نقشه اتصال)، مطالعات داکینگ به ‌منظور مدل‌سازی برهم‌کنش‌های لیگاند -DNA، با استفاده از الگوریتمی تحت عنوان ژنتیک لامارکین انجام شد [27].
سپس بر اساس حجم مولکولی لیگاندهای طراحی‌شده، شبکه‌ای با ابعاد 64×68×116 آنگستروم در راستای محورهای سه‌گانه مختصات و فاصله نقاط شبکه‌ای 0/375 آنگستروم (یک‌چهارم طول پیوند ساده کربن کربن) که دربرگیرنده جایگاه فعال DNA بود، در نظر گرفته شد. مختصات مرکز جعبه نسبت به محورهای x ، y و z به ترتیب 17/088، 21/079 و 9/188 هستند.
اعتبارسنجی فرایند داکینگ
برای معتبر‌سازی محاسبات داکینگ از روش اختلاف مجذور مربع میانگین استفاده شده است. در این روش اختلاف مجذور مربع میانگین مختصات اتم‌های مربوط به کنفورماسیون لیگاند اصلی استخراج‌شده از ساختارکریستالوگرافی و بالاترین کانفورماسیون محاسبه‌شده این لیگاند توسط محاسبات داکینگ مولکولی به عنوان معیاری از صحت بهترین کانفورمر پیش‌بینی‌شده توسط نرم‌افزار در نظر گرفته شد. خطای جذر میانگین مربعات یا انحراف جذر میانگین مربعات، تفاوت میان مقدار پیش‌بینی‌شده توسط مدل یا برآوردگر آماری و مقدار واقعی است. RMSD ابزار خوبی برای مقایسه خطاهای پیش‌بینی توسط یک مجموعه داده ‌است و برای مقایسه چند مجموعه داده کاربرد ندارد. آنالیز خوشه‌بندی کنفورماسیون‌های نتایج داکینگ بر این اساس صورت پذیرفت که کانفورماسیون‌های مشابه (قرارگرفته در یک خوشه) حداکثر آستانه اختلاف مجذور مربع میانگین (RMSD) معادل 2 آنگستروم داشته باشند. 
یافته‌ها
ارزیابی فعالیت سیتوتوکسیک ترکیبات
پس از محاسبه درصد مهارکنندگی ترکیبات بر روی 3 رده سرطانی مذکور در غلظت‌های مختلف، فعالیت ضد سرطانی این ترکیبات با استفاده از نرم‌افزار‌ Curve Expert نسخه 4/1 به صورت IC50 محاسبه و در جدول شماره 1 گزارش شد.

داکینگ مولکولی
برهم‌کنش ترکیبات با DNA (1LU5) توسط داکینگ مولکولی مورد بررسی قرار گرفت و نتایج انرژی داکینگ در جدول شماره 2 آورده شده است.

برای برهم‌کنش مدل‌های پیش‌بینی‌شده توسط داکینگ مولکولی با جایگاه فعال DNA، از نقشه دوبعدی و سه‌بعدی اتصال ترکیبات به DNA استفاده شد که در این میان، نقشه اتصال ترکیب C1 با بالاترین انرژی داکینگ مولکولی در تصویر شماره 2 آورده شده است.

 

بحث
با توجه به نتایج به‌دست آمده در جدول شماره 1، بیشترین فعالیت سیتوتوکسیک بر روی رده سرطانی پستان (MCF-7)، مشاهده شد که در بین این ترکیبات، ترکیب C1 با IC50=1.7 µΜ بالاترین اثرات سمیت سلولی را از خود نشان داد. هرچند مقدار IC50 آن نسبت به DOX بیشتر است، ولی آنالیز آماری به روش آنووای یک‌طرفه نشان داد که این تفاوت معنا‌دار نبود. به دنبال آن، ترکیب‌های C2 و C3 با IC50 معادل به ترتیب 44/3 و 65/5 میکرومولار اثرات سمیت سلولی خوبی از خود نشان دادند. به طور کلی ترتیب اثرات سمیت سلولی ترکیبات بر روی این رده به شرح فرمول شماره 3 هستند.
3.
MCF-7: DOX> C1 > C3> C5 > C3 > C4, C6
علاوه بر این، در ارزیابی اثرات سیتوتوکسیک بر روی رده سرطانی ریه (A549)، در ترکیب C1 بیشترین فعالیت سیتوتوکسیک مشاهده شد. این ترکیب دارای IC50= 6.2 µΜ است. بعد از ترکیب C1، ترکیب‌های C2 و C3 با IC50 به ترتیب 59/0 و 76/1 میکرو‌مولار اثرات سمیت سلولی کمتری از خود نشان دادند. ترتیب قدرت ترکیبات بر روی این رده به شرح فرمول شماره 4 است.
4.
A549: DOX> C1 > C2> C3 > C5> C4, C6
همچنین در ارزیابی اثرات سیتوتوکسیک بر روی رده سرطانی تخمدان (SKOV3)، بیشترین فعالیت سیتوتوکسیک مشاهده‌شده در بین این ترکیبات، مربوط به ترکیب C1 است. این ترکیب دارای IC50=9.5 µΜ است. ترکیب C3 با IC50 معادل 71/8 میکرومولار فعالیت سیتوتوکسیک ضعیف‌تری نسبت به ترکیب C1 بر روی این رده از خود نشان داد.
ترتیب قدرت ترکیبات بر روی این رده به شرح ذیل فرمول شماره 5 است.

5.
SKOV3: DOX> C1 > C3> C2> C5> C4, C6
به طور کلی ترکیب C1 نسبت به بقیه ترکیبات بر روی هر 3 رده سرطانی مورد‌بررسی، از نظر فعالیت سیتوتوکسیک اثرات بهتری از خود نشان داده است و به عنوان قوی‌ترین ترکیب مجموعه عمل کرده است.
علاوه بر این، مقایسه نتایج به‌دست‌آمده در این مطالعه با نتایج حاصل از مطالعات پیشین [23، 28] نشان می‌دهد که ترکیب C1 نسبت به ترکیبات مورد بررسی در آن مطالعات اثرات بهتری از خود نشان داده است. در یکی از این مطالعات که یکسری از ترکیبات نفتالیمیدی کونژوگه با لوسین سنتز شده بود و فعالیت ضد سرطانی آن‌ها در برابر چندین روده سلولی از جمله MCF-7 و A549 مورد بررسی قرار گرفته بود [23]، بهترین ترکیب این مطالعه، 7b، بر روی این دو رده، IC50 به ترتیب معادل 15/02 و 25/08 میکرومولار داشته که این مقادیر نسبت به مقادیر حاصل از ترکیب C1 بیشتر است.
بررسی رابطه ساختار فعالیت ترکیبات
بررسی‌های اولیه نشان می‌دهد که ترکیبات نفتالیمید (C1-C2) اثرات قوی‌تری نسبت به ترکیبات فتالیمید (C3-C6) نشان می‌دهند. همچنین به طور کلی، این ترکیبات بر روی رده سلولی MCF-7 اثرات بهتری نسبت به دو رده دیگر (A549, SKOV3) داشتند. قوی‌ترین ترکیب در بین هر دو دسته مشتقات، ترکیب C1 است که به دسته ترکیبات نفتالیمیدی تعلق دارد که این اثرات بهتر را می‌توان به داشتن بخش اسیدآمینه‌ای ایزولوسین نسبت داد، چراکه این بخش با افرایش امکان جذب در سلول‌های سرطانی، منجر به افزایش اثرات ضد سرطانی شده است [23]. علاوه بر این، مقایسه مشتقات فتالیمید و نفتالیمید نشان می‌دهد که ترکیباتC1 و C3, C5 دارای بخش کربوکسیل، اثرات بهتری نسبت به سه ترکیب C6 و C2 ،C4 که دارای بخش 5-آمیدوایزو فتالیک اسید است، ایجاد می‌کند. این نتایج می‌تواند به این دلیل باشد که ترکیبات C1 و C3 ،C5 دارای فقط یک گروه کربوکسیل هستند. در حالی که ترکیبات C6 و C2 ،C4 دارای دو گروه کربوکسیل هستند. بخش کربوکسیل به دلیل اینکه می‌تواند یونیده شود میزان جذب ترکیب را کاهش می‌دهد. 
داکینگ مولکولی
 همان‌طور که در جدول شماره 2 مشاهده می‌شود، ترکیب C1 دارای بهترین (منفی‌ترین) انرژی اتصال به DNA است. این ترکیب نسبت به سایر ترکیبات در اتصال به DNA عملکرد بهتری داشته است. ترتیب انرژی داکینگ ترکیبات بر روی ساختار DNA به شرح فرمول شماره 6 است.
6.
DNA (1LU5): C1 > C3 > C5 > C2 > C6 > C4
بررسی الگوهای برهم‌کنش ترکیبات DNA
بعد از مشخص شدن جایگاه هر ترکیب در رتبه‌بندی داکینگ، فاکتور مهمی که مورد بررسی قرار گرفت نحوه برهم‌کنش ترکیبات با بازهای کلیدی جایگاه فعال DNA است، زیرا در حین بررسی نتایج داکینگ ترکیبات با رسپتور، تنها نمی‌توان با تکیه بر داده‌های کمی داکینگ غربالگری را انجام داد، بلکه بایستی نحوه برهم‌کنش برترین کانفورمر پیش‌بینی‌شده توسط داکینگ با جایگاه فعال رسپتور مورد ارزیابی قرار گیرد. چه بسا لیگاندی انرژی آزاد پیوند شدن بزرگ (منفی) داشته باشد، اما به موقعیتی به غیر از جایگاه فعال DNA یا آنزیم متصل شود و یا حتی با وجود اتصال به جایگاه فعال، برهم‌کنش‌های کلیدی با بازها و یا اسیدهای آمینه‌ای که در مدل‌های فارماکوفوری ارائه شده‌اند را نداشته باشد.
در همین راستا و برای ارزیابی نحوه برهم‌کنش مدل‌های پیش‌بینی‌شده توسط داکینگ با جایگاه فعال DNA، از نقشه دوبعدی و سه‌بعدی اتصال ترکیبات به DNA استفاده شد. این نقشه‌ها با استفاده از نرم‌افزارهای AutoDock Tools و MOE (2014) ایجاد شده‌اند. 
همان طور که در تصویر شماره 2 نشان داده شده است، ترکیب C1 در شیارکوچک DNA، قرار گرفته و از طریق باز سیتوزین شماره 3 با کربونیل حلقه فتالیمیدی پیوند هیدروژنی برقرار می‌کند. همچنین از طریق OH گروه کربوکسیل بخش اسید آمینه ایزولوسین با باز گوانین شماره 12 پیوند هیدروژنی ایجاد می‌کند.
اعتبارسنجی داکینگ مولکولی
مطالعات داکینگ مولکولی در صورتی موفقیت‌آمیز خواهد بود که روش‌های به‌کار‌رفته در آن اعتبارسنجی شده باشند. هدف از اعتبارسنجی فرایند داکینگ این است که منابع نرم‌افزاری و روش انتخاب‌شده تا چه میزان توانایی تمییز دادن بین ترکیبات فعال و غیرفعال را دارند. 
روش‌های مختلفی برای اعتبارسنجی فرایند داکینگ و تابع امتیازدهی آن وجود دارد [2]. یک روش متداول، بررسی کانفورماسیون پیش‌بینی‌شده در فرایند داکینگ است. در این روش یک ترکیب با ساختار و جهت‌گیری مشخص در جایگاه فعال آنزیم (معمولاً ساختار کریستالوگرافی دارای لیگاند)، با استفاده از نرم‌افزار داکینگ دوباره در جایگاه فعال آنزیم داک می‌شود. نرم‌افزاری که کانفورمر پیش‌بینی‌شده توسط آن نسبت به ساختار کریستالوگرافی دارای RMSD کمتری باشد (معمولاً بین 1/5 تا 2 آنگستروم بسته به اندازه لیگاند) فرایند داکینگ را با موفقیت بیشتری انجام داده است [29]. بدین منظور داکینگ لیگاند کوکریستاله با DNA طبق پارامترهای اعمال‌شده بر ترکیبات منتخب، نیز انجام شد و این ترکیب در ساختار DNA در جایگاهی بسیار یکسان با حالت کوکریستاله خود قرار گرفت و RMSD به‌دست‌آمده 1/56 آنگستروم (کمتر از 2 آنگستروم) بوده است.
نتیجه‌گیری 
در این مطالعه تجربی 6 ترکیب فتالیمدی و نفتالیمیدی با اثرات بالقوه ضد سرطانی مورد بررسی قرار گرفت که نتایج آزمایشگاهی تأیید‌کننده این مطلب است که این ترکیبات اثرات بالقوه ضد سرطانی از خود نشان می‌دهند که در میان این ترکیبات، ترکیبC1 با پایین‌ترین مقادیر IC50‌‌، توانایی این را دارد که در مسیر توسعه ترکیبات ضد سرطان به عنوان ترکیب راهبر انتخاب شده و مورد بررسی‌های بیشتر قرار گیرد.

ملاحظات اخلاقی
پیروی از اصول اخلاق پژوهش
این مطالعه مورد تأیید کمیته اخلاق دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور اهواز قرار گرفته است (کد: 1396.470IR.AJUMS.REC.). این مطالعه در حوزه معاونت پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور اهواز با کد B-9653 به تصویب رسیده است.

حامی مالی
مقاله حاضر بخشی از رساله‌ی دکترای حرفه‌ای داروسازی عمومی نویسنده اول در مرکز تحقیقات سم شناسی، مؤسسه تحقیقات علوم پایه پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور، اهواز است. دانشگاه علوم‌پزشکی جندی‌شاپور اهواز حامی مالی این پژوهش بوده است.

مشارکت نویسندگان
ویراستاری، نهایی‌سازی نوشته، تحقیق و بررسی: ایوب مجدمی؛ انجام تست‌های بیولوژیکی: نگین آهنج؛ نگارش پیش‌نویس: مهدی تقوی. 

تعارض منافع
بنابر اظهار نویسندگان این مقاله تعارض منافع ندارد.

تشکر و قدردانی
نویسندگان از دانشگاه علوم‌پزشکی جندی‌شاپور اهواز که بودجه لازم برای این کار را فراهم کرد و همچنین مرکز سم‌شناسی را که در اختیار محققان گذاشت، تشکر و قدردانی می‌‌کنند.

 

 

Refrences

  1. Shankaraiah N, Kumar NP, Tokala R, Gayatri BS, Talla V, Santos LS. Synthesis of new 1,2,3-Triazolo-naphthalimide/phthalimide conjugates via ‘click’ reaction: DNA intercalation and cytotoxic studies. J Braz Chem Soc. 2019; 30(3):454-61. [DOI:10.21577/0103-5053.20180111]
  2. Taheri B, Taghavi M, Zarei M, Chamkouri N, Mojaddami A. Imidazole and carbazole derivatives as potential anticancer agents: Molecular docking studies and cytotoxic activity evaluation. Bull Chem Soc Ethiop. 2020; 34(2):377-84. [DOI:10.4314/bcse.v34i2.14]
  3. Lima LM, Castro P, Machado AL, Fraga CAM, Lugnier C, de Moraes VLG, et al. Synthesis and anti-inflammatory activity of phthalimide derivatives, designed as new thalidomide analogues. Bioorg Med Chem. 2002; 10(9):3067-73. [DOI:10.1016/S0968-0896(02)00152-9]
  4. Singh G, Saroa A, Girdhar Sh, Rani S, Sahoo S, Choquesillo-Lazarte D. Synthesis, characterization, electronic absorption and antimicrobial studies of N-(silatranylpropyl)phthalimide derived from phthalic anh Inorganica Chim Acta. 2015; 427:232-9. [DOI:10.1016/j.ica.2015.01.011]
  5. Gong HH, Baathulaa K, Lv JS, Cai GX, Zhou CH. Synthesis and biological evaluation of Schiff base-linked imidazolyl naphthalimides as novel potential anti-MRSA agents. MedChemCom 2016; 7(5):924-31. [DOI:10.1039/C5MD00574D]
  6. González MA, Clark J, Connelly M, Rivas F. Antimalarial activity of abietane ferruginol analogues possessing a phthalimide group. Bioorg Med Chem Lett. 2014; 24(22):5234-7. [DOI:10.1016/j.bmcl.2014.09.061][PMID]
  7. Yang YJ, Zhao JH, Pan XD, Zhang PC. Synthesis and antiviral activity of phthiobuzone analogues. Chem Pharm Bull. 2010; 58(2):208-11. [DOI:10.1248/cpb.58.208][PMID]
  8. Shinji Ch, Nakamura T, Maeda S, Yoshida M, Hashimoto Y, Miyachi H. Design and synthesis of phthalimide-type histone deacetylase inhibitors. Bioorg Med Chem Lett. 2005; 15(20):4427-31. [DOI:10.1016/j.bmcl.2005.07.048][PMID]
  9. Si W, Zhang T, Zhang L, Mei X, Dong M, Zhang K, et al. Design, synthesis and bioactivity of novel phthalimide derivatives as acetylcholinesterase inhibitors. Bioorg Med Chem Lett. 2016; 26(9):2380-2. [DOI:10.1016/j.bmcl.2015.07.052][PMID]
  10. Arif R, Nayab PS, Ansari IA, Shahid M, Irfan M, Alam Sh, et al. Synthesis, molecular docking and DNA binding studies of phthalimide-based copper(II) complex: In vitro antibacterial, hemolytic and antioxidant assessment. J Mol Struct. 2018; 1160:142-53. [DOI:10.1016/j.molstruc.2018.02.008]
  11. Kok SHL, Gambari R, Chui CH, Yuen MCW, Lin E, Wong RSM, et al. Synthesis and anti-cancer activity of benzothiazole containing phthalimide on human carcinoma cell lines. Bioorg Med Chem. 2008; 16(7):3626-31. [DOI:10.1016/j.bmc.2008.02.005][PMID]
  12. Chan SH, Lam KH, Chui CH, Gambari R, Yuen MCW, Wong RSM, et al. The preparation and in vitro antiproliferative activity of phthalimide based ketones on MDAMB-231 and SKHep-1 human carcinoma cell lines. Eur J Med Chem. 2009; 44(6):2736-40. [DOI:10.1016/j.ejmech.2008.10.024][PMID]
  13. Kamal A, Bolla NR, Srikanth PS, Srivastava AK. Naphthalimide derivatives with therapeutic characteristics: A patent review. Expert Opin Ther Pat. 2013; 23(3):299-317. [DOI:10.1517/13543776.2013.746313][PMID]
  14. Rahmani-Nezhad S, Safavi M, Pordeli M, Kabudanian Ardestani S, Khosravani L, Pourshojaei Y, et al. Synthesis, in vitro cytotoxicity and apoptosis inducing study of 2-aryl-3-nitro-2H-chromene derivatives as potent anti-breast cancer agents. Eur J Med Chem. 2014; 86:562-9. [DOI:10.1016/j.ejmech.2014.09.017][PMID]
  15. Pourshojaei Y, Abiri A, Eskandari R, Dourandish F, Eskandari Kh, Asadipour Synthesis, biological evaluation, and computational studies of novel fused six-membered O-containing heterocycles as potential acetylcholinesterase inhibitors. Comput Biol Chem. 2019; 80:249-58. [DOI:10.1016/j.compbiolchem.2019.04.004][PMID]
  16. Mirzaie V, Ansari M, Nematollahi-Mahani SN, Moballegh Nasery M, Karimi B, Eslaminejad T, et al. Nano-graphene oxide-supported APTES-Spermine, as gene delivery system, for transfection of pEGFP-p53 into breast cancer cell lines. Drug Des Devel Ther. 2020; 14:3087-97. [DOI:10.2147/DDDT.S251005][PMID][PMCID]
  17. Braña MF, Ramos A. Naphthalimides as anticancer agents: Synthesis and biological activity. Curr Med Chem Anticancer Agents. 2001; 1(3):237-55. [DOI:10.2174/1568011013354624][PMID]
  18. Braña MF, Cacho M, Gradillas A, de Pascual-Teresa B, Ramos A. Intercalators as anticancer drugs. Curr Pharm Des. 2001; 7(17):1745-80. [DOI:10.2174/1381612013397113][PMID]
  19. Hurley LH. DNA and its associated processes as targets for cancer therapy. Nat Rev Cancer. 2002; 2(3):188- [DOI:10.1038/nrc749][PMID]
  20. Chen Zh, Liang X, Zhang H, Xie H, Liu J, Xu Y, et al. A new class of naphthalimide-based antitumor agents that inhibit topoisomerase II and induce lysosomal membrane permeabilization and apoptosis. J Med Chem. 2010; 53(6):2589-600. [DOI:10.1021/jm100025u][PMID]
  21. Filosa R, Peduto A, Di Micco S, de Caprariis P, Festa M, Petrella A, et al. Molecular modelling studies, synthesis and biological activity of a series of novel bisnaphthalimides and their development as new DNA topoisomerase II inhibitors. Bioorg Med Chem. 2009; 17(1):13-24. [DOI:10.1016/j.bmc.2008.11.024][PMID]
  22. Berridge MV, Herst PM, Tan AS. Tetrazolium dyes as tools in cell biology: New insights into their cellular reduction. Biotechnol Annu Rev. 2005; 11:127-52. [DOI:10.1016/S1387-2656(05)11004-7]
  23. Wu A, Xu Y, Qian X. Novel naphthalimide-amino acid conjugates with flexible leucine moiety as side chain: Design, synthesis and potential antitumor activity. Bioorg Med Chem. 2009; 17(2):592-9. [DOI:10.1016/j.bmc.2008.11.080][PMID]
  24. Mallakpour Sh, Taghavi M. A facile, microwave-assisted synthesis of novel optically active polyamides derived from 5-(3-methyl-2-phthalimidylpentanoylamino)isophthalic acid and different diisocyanates. Eur Polym J. 2008; 44(1):87-97. [DOI:10.1016/j.eurpolymj.2007.10.027]
  25. Mallakpour Sh, Taghavi M. Efficient and rapid synthesis of optically active polyamides in the presence of tetrabutylammonium bromide as ionic liquids under microwave irradiation. J Appl Polym Sci. 2008; 109(6):3603-12. [DOI:10.1002/app.28263]
  26. Mallakpour Sh, Taghavi M. Molten tetrabutylammonium bromide as eco-friendly media for the synthesis of optically active and thermal stable polyamides under microwave irradiation. Polym J. 2008; 40(11):1049-59. [DOI:10.1295/polymj.PJ2008056]
  27. Khaledi M, Ziyaee Qychan Atiq H, Chamkouri N, Mojaddami A. Molecular docking and druggability studies of terpenoid-derived metabolites from marine sponges as IL-17A inhibitors. Eurasian Chem Commun. 2019; 1(5):419-32. [DOI:10.33945/SAMI/ECC.2019.5.2]
  28. de Oliveira Cardoso MV, Moreira DRM, Oliveira Filho GB, Cavalcanti SMT, Coelho LCD, Espíndola JWP, et al. Design, synthesis and structure-activity relationship of phthalimides endowed with dual antiproliferative and immunomodulatory activities. Eur J Med Chem. 2015; 96:491-503. [DOI:10.1016/j.ejmech.2015.04.041][PMID]
  29. Fereidoonnezhad M, Tabaei SMH, Sakhteman AH, Seradj H, Faghih Z, Faghih Z, et al. Design, synthesis, molecular docking, biological evaluations and QSAR studies of novel dichloroacetate analogues as anticancer agent. J Mol Struct. 2020; 1221:128689. [DOI:10.1016/j.molstruc.2020.128689]

 

[1] Shankaraiah N, Kumar NP, Tokala R, Gayatri BS, Talla V, Santos
LS. Synthesis of new 1,2,3-Triazolo-naphthalimide/
phthalimide conjugates via ‘click’ reaction: DNA intercalation
and cytotoxic studies. J Braz Chem Soc. 2019; 30(3):454-61.
[DOI:10.21577/0103-5053.20180111]
[2] Taheri B, Taghavi M, Zarei M, Chamkouri N, Mojaddami A.
Imidazole and carbazole derivatives as potential anticancer
agents: Molecular docking studies and cytotoxic activity
evaluation. Bull Chem Soc Ethiop. 2020; 34(2):377-84.
[DOI:10.4314/bcse.v34i2.14]
[3] Lima LM, Castro P, Machado AL, Fraga CAM, Lugnier C, de
Moraes VLG, et al. Synthesis and anti-inflammatory activity
of phthalimide derivatives, designed as new thalidomide analogues.
Bioorg Med Chem. 2002; 10(9):3067-73. [DOI:10.1016/
S0968-0896(02)00152-9]
[4] Singh G, Saroa A, Girdhar Sh, Rani S, Sahoo S, Choquesillo-
Lazarte D. Synthesis, characterization, electronic absorption
and antimicrobial studies of N-(silatranylpropyl)phthalimide
derived from phthalic anhydride. Inorganica Chim Acta. 2015;
427:232-9. [DOI:10.1016/j.ica.2015.01.011]
[5] Gong HH, Baathulaa K, Lv JS, Cai GX, Zhou CH. Synthesis and
biological evaluation of Schiff base-linked imidazolyl naphthalimides
as novel potential anti-MRSA agents. MedChemComm.
2016; 7(5):924-31. [DOI:10.1039/C5MD00574D]
[6] González MA, Clark J, Connelly M, Rivas F. Antimalarial activity
of abietane ferruginol analogues possessing a phthalimide
group. Bioorg Med Chem Lett. 2014; 24(22):5234-7.
[DOI:10.1016/j.bmcl.2014.09.061] [PMID]
[7] Yang YJ, Zhao JH, Pan XD, Zhang PC. Synthesis and antiviral
activity of phthiobuzone analogues. Chem Pharm Bull. 2010;
58(2):208-11. [DOI:10.1248/cpb.58.208] [PMID]
[8] Shinji Ch, Nakamura T, Maeda S, Yoshida M, Hashimoto Y, Miyachi
H. Design and synthesis of phthalimide-type histone deacetylase
inhibitors. Bioorg Med Chem Lett. 2005; 15(20):4427-
31. [DOI:10.1016/j.bmcl.2005.07.048] [PMID]
[9] Si W, Zhang T, Zhang L, Mei X, Dong M, Zhang K, et al. Design,
synthesis and bioactivity of novel phthalimide derivatives as
acetylcholinesterase inhibitors. Bioorg Med Chem Lett. 2016;
26(9):2380-2. [DOI:10.1016/j.bmcl.2015.07.052] [PMID]
[10] Arif R, Nayab PS, Ansari IA, Shahid M, Irfan M, Alam Sh, et
al. Synthesis, molecular docking and DNA binding studies of
phthalimide-based copper(II) complex: In vitro antibacterial,
hemolytic and antioxidant assessment. J Mol Struct. 2018;
1160:142-53. [DOI:10.1016/j.molstruc.2018.02.008]
[11] Kok SHL, Gambari R, Chui CH, Yuen MCW, Lin E, Wong
RSM, et al. Synthesis and anti-cancer activity of benzothiazole
containing phthalimide on human carcinoma cell lines.
Bioorg Med Chem. 2008; 16(7):3626-31. [DOI:10.1016/j.
bmc.2008.02.005] [PMID]
[12] Chan SH, Lam KH, Chui CH, Gambari R, Yuen MCW, Wong
RSM, et al. The preparation and in vitro antiproliferative activity
of phthalimide based ketones on MDAMB-231 and
SKHep-1 human carcinoma cell lines. Eur J Med Chem. 2009;
44(6):2736-40. [DOI:10.1016/j.ejmech.2008.10.024] [PMID]
[13] Kamal A, Bolla NR, Srikanth PS, Srivastava AK. Naphthalimide
derivatives with therapeutic characteristics: A patent review.
Expert Opin Ther Pat. 2013; 23(3):299-317. [DOI:10.1517/135
43776.2013.746313] [PMID]
[14] Rahmani-Nezhad S, Safavi M, Pordeli M, Kabudanian Ardestani
S, Khosravani L, Pourshojaei Y, et al. Synthesis, in
vitro cytotoxicity and apoptosis inducing study of 2-aryl-3-nitro-
2H-chromene derivatives as potent anti-breast cancer
agents. Eur J Med Chem. 2014; 86:562-9. [DOI:10.1016/j.ejmech.
2014.09.017] [PMID]
[15] Pourshojaei Y, Abiri A, Eskandari R, Dourandish F, Eskandari
Kh, Asadipour A. Synthesis, biological evaluation, and computational
studies of novel fused six-membered O-containing
heterocycles as potential acetylcholinesterase inhibitors.
Comput Biol Chem. 2019; 80:249-58. [DOI:10.1016/j.compbiolchem.
2019.04.004] [PMID]
[16] Mirzaie V, Ansari M, Nematollahi-Mahani SN, Moballegh
Nasery M, Karimi B, Eslaminejad T, et al. Nano-graphene
oxide-supported APTES-Spermine, as gene delivery system,
for transfection of pEGFP-p53 into breast cancer cell lines.
Drug Des Devel Ther. 2020; 14:3087-97. [DOI:10.2147/DDDT.
S251005] [PMID] [PMCID]
[17] Braña MF, Ramos A. Naphthalimides as anticancer agents:
Synthesis and biological activity. Curr Med Chem Anticancer
Agents. 2001; 1(3):237-55. [DOI:10.2174/1568011013354624]
[PMID]
[18] Braña MF, Cacho M, Gradillas A, de Pascual-Teresa B, Ramos
A. Intercalators as anticancer drugs. Curr Pharm Des. 2001;
7(17):1745-80. [DOI:10.2174/1381612013397113] [PMID]
[19] Hurley LH. DNA and its associated processes as targets
for cancer therapy. Nat Rev Cancer. 2002; 2(3):188-200.
[DOI:10.1038/nrc749] [PMID]
[20] Chen Zh, Liang X, Zhang H, Xie H, Liu J, Xu Y, et al. A new
class of naphthalimide-based antitumor agents that inhibit
topoisomerase II and induce lysosomal membrane permeabilization
and apoptosis. J Med Chem. 2010; 53(6):2589-600.
[DOI:10.1021/jm100025u] [PMID]
[21] Filosa R, Peduto A, Di Micco S, de Caprariis P, Festa M, Petrella
A, et al. Molecular modelling studies, synthesis and biological
activity of a series of novel bisnaphthalimides and their development
as new DNA topoisomerase II inhibitors. Bioorg Med
Chem. 2009; 17(1):13-24. [DOI:10.1016/j.bmc.2008.11.024]
[PMID]
[22] Berridge MV, Herst PM, Tan AS. Tetrazolium dyes as tools
in cell biology: New insights into their cellular reduction.
Biotechnol Annu Rev. 2005; 11:127-52. [DOI:10.1016/S1387-
2656(05)11004-7]
[23] Wu A, Xu Y, Qian X. Novel naphthalimide-amino acid conjugates
with flexible leucine moiety as side chain: Design, synthesis
and potential antitumor activity. Bioorg Med Chem.
2009; 17(2):592-9. [DOI:10.1016/j.bmc.2008.11.080] [PMID]
[24] Mallakpour Sh, Taghavi M. A facile, microwave-assisted
synthesis of novel optically active polyamides derived from
5-(3-methyl-2-phthalimidylpentanoylamino)isophthalic acid
and different diisocyanates. Eur Polym J. 2008; 44(1):87-97.
[DOI:10.1016/j.eurpolymj.2007.10.027]
Ahanj N, et al. Cytotoxicity and Molecular Docking Studies of Phthalimide and Naphthalimide Derivatives. JSMJ. 2021; 20(4):366-375
375
Oct, Nov 2021. Volume 20. Number 4
[25] Mallakpour Sh, Taghavi M. Efficient and rapid synthesis of
optically active polyamides in the presence of tetrabutylammonium
bromide as ionic liquids under microwave irradiation.
J Appl Polym Sci. 2008; 109(6):3603-12. [DOI:10.1002/
app.28263]
[26] Mallakpour Sh, Taghavi M. Molten tetrabutylammonium
bromide as eco-friendly media for the synthesis of optically
active and thermal stable polyamides under microwave irradiation.
Polym J. 2008; 40(11):1049-59. [DOI:10.1295/polymj.
PJ2008056]
[27] Khaledi M, Ziyaee Qychan Atiq H, Chamkouri N, Mojaddami
A. Molecular docking and druggability studies of terpenoidderived
metabolites from marine sponges as IL-17A inhibitors.
Eurasian Chem Commun. 2019; 1(5):419-32. [DOI:10.33945/
SAMI/ECC.2019.5.2]
[28] de Oliveira Cardoso MV, Moreira DRM, Oliveira Filho GB,
Cavalcanti SMT, Coelho LCD, Espíndola JWP, et al. Design,
synthesis and structure-activity relationship of phthalimides
endowed with dual antiproliferative and immunomodulatory
activities. Eur J Med Chem. 2015; 96:491-503. [DOI:10.1016/j.
ejmech.2015.04.041] [PMID]
[29] Fereidoonnezhad M, Tabaei SMH, Sakhteman AH, Seradj H,
Faghih Z, Faghih Z, et al. Design, synthesis, molecular docking,
biological evaluations and QSAR studies of novel dichloroacetate
analogues as anticancer agent. J Mol Struct. 2020;
1221:128689. [DOI:10.1016/j.molstruc.2020.128689]