BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI LÊ THỊ HỒNG DUNG BƯỚC ĐẦU XÂY DỰNG MƠ HÌNH PHÂN TỬ CỦA PROTEIN KHÁNG THUỐC MEF Ở STREPTOCOCCUS PNEUMONIAE KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI – 2018 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI LÊ THỊ HOÀNG DUNG Mã sinh viên: 1301055 BƯỚC ĐẦU XÂY DỰNG MƠ HÌNH PHÂN TỬ CỦA PROTEIN KHÁNG THUỐC MEF Ở STREPTOCOCCUS PNEUMONIAE KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: TS Đỗ Ngọc Quang Nơi thực hiện: Bộ môn Vi sinh Sinh học HÀ NỘI – 2018 LỜI CẢM ƠN Để hồn thành khóa luận tốt nghiệp trước hết em xin gửi l ời c ảm ơn tới thầy cô trường Đại học Dược Hà Nội, đặc biệt thầy cô môn Vi sinh Sinh học tạo điều kiện, giúp đỡ cho em để hồn thành khóa luận tốt nghiệp Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành tri ân sâu sắc đ ối v ới thầy Đỗ Ngọc Quang Thầy người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tạo cho em điều kiện tốt để hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp Sự nhiệt huyết, lịng đam mê yêu nghề thầy nguồn động lực để em phấn đấu để làm việc cống hiến Cuối cùng, em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới gia đình bạn bè đồng hành bên em lúc khó khăn, bận r ộn đ ể em hồn thành khố luận tốt nghiệp Trong q trình tham gia khóa luận tốt nghiệp mơn khó tránh khỏi sai sót, em mong thầy, bỏ qua Đồng thời trình độ cịn hạn chế nên báo cáo khóa luận tốt nghiệp khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em r ất mong nhận ý kiến đóng góp thầy, để em hoàn thành tốt báo cáo tốt nghiệp Hà Nội, ngày 18 tháng năm 2018 Sinh viên Lê Thị Hoàng Dung MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu Streptococcus pneumoniae 1.2 Các chế đề kháng kháng sinh vi khuẩn 1.2.1 Biến đổi phân tử kháng sinh 1.2.2 Biến đổi tính thấm kháng sinh sử dụng bơm đẩy thuốc .3 1.2.3 Biến đổi đích tác dụng 1.3 Bơm đẩy thuốc Mef Streptococcus pneumoniae 1.4 Xây dựng mơ hình phân tử protein phương pháp tin sinh học 1.4.1 Phương pháp Ab Initio 1.4.2 Phương pháp Threading 1.4.3 Phương pháp đồng dạng CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 11 2.1 Đối tượng 11 2.2 Phương pháp nghiên cứu 11 2.2.1 Dự đoán cấu trúc bậc hai protein Mef 11 2.2.2 Tìm protein tương đồng .11 2.2.3 Xây dựng mơ hình protein MefA MefE 13 2.2.4 Đánh giá mô hình protein Mef 14 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 16 3.1 Dự đoán cấu trúc bậc hai protein Mef 16 3.2 Tìm protein tương đồng 18 3.3 Xây dựng mơ hình protein MefA MefE .20 3.4 3.3.1 Xếp đoạn acid amin tương đồng 20 3.3.2 Xây dựng mô hình 22 3.3.3 Hồn thiện mơ hình protein Mef 22 Đánh giá mơ hình protein Mef 25 3.4.1 Đánh giá đồ thị Ramachandran 25 3.4.2 Đánh giá phương pháp ERRAT 27 3.4.3 Đánh giá phương pháp Verify3D 28 3.4.4 Lựa chọn mơ hình protein Mef 29 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 32 4.1 Kết luận .32 4.2 Đề xuất 33 Phụ lục A I Phụ lục B II DANH MỤC BẢNG Kết dự đốn vị trí xoắn alpha MefA với giả thiết đầu N nằm bên màng 16 Kết dự đốn vị trí xoắn alpha MefA với giả thiết đầu N nằm bên màng 17 Kết dự đốn vị trí xoắn alpha MefE với giả thiết đầu N nằm bên màng 17 Kết dự đoán vị trí xoắn alpha MefE với giả thiết đầu N nằm bên màng 18 Mười protein có độ tương đồng cao với MefA MefE tìm từ sở liệu Protein Data Bank công cụ NCBIBLAST .19 Giá trị điểm DOPE thấp mơ hình xây dựng từ khn đơn .22 Giá trị điểm DOPE thấp mơ hình xây dựng từ khn kép 23 Phân bố cấu hình acid amin mơ hình protein MefA MefE đồ thị Ramachandran .25 Vị trí xoắn alpha phân tử MefA từ khn 4ZOW .30 10 Vị trí xoắn alpha phân tử MefE từ khuôn 3WDO 31 DANH MỤC HÌNH Ảnh chụp tế bào vi khuẩn Streptococcus pneumoniae [1] 2 Một số enzym vi khuẩn gây biến đổi kháng sinh aminoglycosid ACC, Acetyltransferaza; ANT, Adenyltransferaza; APH, Phosphotransferaza; A, amikacin; G, gentamicin; I, isepamicin; K, kanamycin; N, netilmicin; S, sisomicin; T, tobramycin [18] Đại diện số họ bơm đẩy thuốc vi khuẩn Gram dương Gram âm [18] Sơ đồ bước xây dựng mơ hình phân tử protein theo phương pháp đồng dạng [19] 10 Cây phân loại xác định mức độ tương đồng 10 protein tìm MefA MefE 20 Trình tự acid amin protein MefA xếp với: (a) 3WDO, (b) 3WDO 4ZOW Vị trí acid amin tương đồng ký hiệu dấu (*) 21 Mơ hình MefA xây dựng từ phân tử khuôn 3WDO: (a) mặt cạnh, (b) mặt 23 Mơ hình MefA xây dựng từ phân tử khuôn 4ZOW: (a) mặt cạnh, (b) mặt 24 Mơ hình MefE xây dựng từ phân tử khuôn 3WDO: (a) mặt cạnh, (b) mặt 24 10 Mơ hình MefE xây dựng từ phân tử khuôn 4ZOW: (a) mặt cạnh, (b) mặt 25 11 Đồ thị Ramachandran mơ hình MefA xây dựng từ phân tử khuôn (a) 3WDO (b) 4ZOW Các vùng phân bố góc psi phi ký hiệu: vùng tối ưu - màu đậm; vùng cho phép - màu nhạt; vùng tối ưu/cho phép - màu trắng 26 12 Đồ thị Ramachandran mơ hình MefE xây dựng từ phân tử khuôn (a) 3WDO (b) 4ZOW Các vùng phân bố góc psi phi ký hiệu: vùng tối ưu - màu đậm; vùng cho phép - màu nhạt; vùng tối ưu/cho phép - màu trắng 26 13 Giá trị ERRAT mơ hình MefA xây dựng từ phân tử khuôn: (a) 3WDO (b) 4ZOW .27 14 Giá trị ERRAT mơ hình MefE xây dựng từ phân tử khuôn: (a) 3WDO (b) 4ZOW .27 15 Giá trị Verify3D mô hình MefA xây dựng từ phân tử khn: (a) 3WDO (b) 4ZOW .28 16 Giá trị Verify3D mơ hình MefE xây dựng từ phân tử khuôn: (a) 3WDO (b) 4ZOW .29 17 Mơ hình MefA từ khn 4ZOW (a) MefE từ khuôn 3WDO (b) Ký hiệu: xoắn 1, 4, 7, 10 - xanh nước biển; xoắn 2, 5, 8, 11 - xanh cây; xoắn 3, 6, 9, 12 - xanh da trời 30 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ANSORP Asian Network for Surveillance of Resistant Pathogens BLAST Basic Local Alignment Search Tool DOPE Discrete Optimized Protein Energy NCBI National Center for Biotechnology Information PDB Protein Data Bank TMPDB Transmembrane protein database WHO World Health Organization ĐẶT VẤN ĐỀ Streptococcus pneumoniae vi khuẩn gây bệnh đa kháng thuốc gây hàng triệu ca tử vong năm tồn giói Theo thống kê WHO, ưóc tính có khoảng 1,6 triệu ca tử vong giói năm 2005 có liên quan đến S pneumoniae, số có khoảng 0,7-1 triệu ca trẻ em dưói tuổi Hầu hết ca tử vong xảy n ưóc nghèo thường gặp trẻ em dưói tuổi [28] S pneumoniae nguyên nhân hàng đầu gây viêm phổi Ngồi ra, phế cầu cịn gây nhiễm trùng đường hô hấp viêm xoang, viêm tai cấp tính, viêm kết mạc, số bệnh nghiêm trọng khác nhiễm khuẩn huyết, viêm màng não viêm nội tâm mạc [4, 28] Hiện nay, S pneumoniae có tỉ lệ kháng thuốc cao số nước châu Á có xu hướng gia tăng Số liệu ANSORP năm 2012 cho thấy nước Trung Quốc, Đài Loan, Việt Nam, chủng S pneumoniae phân lập từ người bệnh có tỷ lệ kháng thuốc lên tói 80% [12] Mef nhóm bơm đẩy thuốc có đóng góp quan trọng vào khả đề kháng lại kháng sinh macrolid S pneumoniae Mặc dù vai trò bơm Mef biết đến từ lâu theo biết chưa có nghiên cứu liên quan đến cấu trúc Mef cơng bố Vì vậy, định thực đề tài nghiên cứu “Bước đầu xây dựng mơ hình phân tử protein kháng thuốc Mef Streptococcus pneumoniae” vói mục tiêu xây dựng mơ hình protein MefA MefE phương pháp tin sinh học Nghiên cứu tiền đề cho việc làm sáng tỏ chế đề kháng macrolid S pneumoniae 1 ... cấu trúc Mef cơng bố Vì vậy, định thực đề tài nghiên cứu ? ?Bước đầu xây dựng mơ hình phân tử protein kháng thuốc Mef Streptococcus pneumoniae? ?? vói mục tiêu xây dựng mơ hình protein MefA MefE phương... Mơ hình MefA xây dựng từ phân tử khuôn 4ZOW: (a) mặt cạnh, (b) mặt 24 Mơ hình MefE xây dựng từ phân tử khuôn 3WDO: (a) mặt cạnh, (b) mặt 24 10 Mơ hình MefE xây dựng từ phân tử. .. mơ hình MefA xây dựng từ phân tử khuôn: (a) 3WDO (b) 4ZOW .27 14 Giá trị ERRAT mơ hình MefE xây dựng từ phân tử khuôn: (a) 3WDO (b) 4ZOW .27 15 Giá trị Verify3D mô hình MefA xây dựng