โครงสรางและพลงงานอนตรกรยาระหวางตวยบยงโรคเอดส TMC 278 กบบรเวณการจบของเอนไซม

การถายแบบ เอช ไอ ว-1 ทไมมการกลายพนธ

สารนพนธ ของ

นวทรพย พชยสามารถ

เสนอตอบณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศรนครนทรวโรฒ เพอเปนสวนหนงของการศกษา ตามหลกสตรปรญญาการศกษามหาบณฑต สาขาวชาเคม

มนาคม 2554

โครงสรางและพลงงานอนตรกรยาระหวางตวยบยงโรคเอดส TMC 278 กบบรเวณการจบของเอนไซม

การถายแบบ เอช ไอ ว-1 ทไมมการกลายพนธ

สารนพนธ ของ

นวทรพย พชยสามารถ

เสนอตอบณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศรนครนทรวโรฒ เพอเปนสวนหนงของการศกษา ตามหลกสตรปรญญาการศกษามหาบณฑต สาขาวชาเคม

มนาคม 2554 ลขสทธเปนของมหาวทยาลยศรนครนทรวโรฒ

โครงสรางและพลงงานอนตรกรยาระหวางตวยบยงโรคเอดส TMC 278 กบบรเวณการจบของเอนไซม

การถายแบบ เอช ไอ ว-1 ทไมมการกลายพนธ

บทคดยอ ของ

นวทรพย พชยสามารถ

เสนอตอบณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศรนครนทรวโรฒ เพอเปนสวนหนงของการศกษา ตามหลกสตรปรญญาการศกษามหาบณฑต สาขาวชาเคม

มนาคม 2554

นวทรพย พชยสามารถ. (2554). โครงสรางและพลงงานอนตรกรยาระหวางตวยบยงโรคเอดส TMC 278 กบบรเวณการจบของเอนไซมการถายแบบ เอช ไอ ว-1 ทไมมการกลายพนธ. สารนพนธ กศ.ม. (เคม). กรงเทพฯ: บณฑตวทยาลย มหาวทยาลย ศรนครนทรวโรฒ. อาจารยทปรกษาสารนพนธ: ผชวยศาสตราจารย ดร.มะยโซะ กโน.

การวจยครงนมจดมงหมายเพอศกษาโครงสรางและพลงงานอนตรกรยาระหวางตวยบยงโรคเอดส TMC 278 กบบรเวณการจบของเอนไซมการถายแบบ เอช ไอ ว-1 ทไมมการกลายพนธ ดวยระเบยบวธการค านวณทางเคมควอนตมหรอเคมคอมพวเตอร โดยท าการศกษาพลงงานอนตรกรยาทเกดขนดวยระเบยบวธ HF และ B3LYP ดวยเบซสเซต 6-31G (d,p) เพออธบายการกระจายของพลงงานทเกดขนในบรเวณการจบของเอนไซมการถายแบบ เอช ไอ ว-1 กบตวยบยง TMC 278 ซงพบแรงผลกทเกดจาก Lys103 ของเอนไซมการถายแบบ เอช ไอ ว-11 กบตวยบยง TMC 278 ความยาวพนธะ 2.95 องสรอม ซงจะท าใหประสทธภาพของตวยบยงลดลงและแรงดงดดแบบพนธะไฮโดรเจน 2 พนธะ คอ ระหวางอะตอมของออกซเจนบนหมคารบอนล Lys101 กบอะตอมของไฮโดรเจนบนเอมนของตวยบยง TMC 278 ความยาวพนธะประมาณ 2.36 องสตรอม และระหวางอะตอมของไฮโดรเจนบนหมอะมโนของ Lys101 กบอะตอมของไนโตรเจนของตวยบยง TMC 278 ความยาวพนธะประมาณ 2.62 องสตรอม พลงงานอนตรกรยาดงกลาวเปนอนตรกรยาแบบดงดด จะท าใหการยบยงเอนไซมการถายแบบ เอช ไอ ว-1 มประสทธภาพ และเพอใหเกดความถกตองของพลงงานพลงงานอนตรกรยามากยงขน จงไดท าการแกไขพลงงานทงหมดดวยระเบยบวธค านวณแบบ BSSE ผลการศกษาสอดคลองกบขอมลขางตน จงมประโยชนในการทจะน าไปสการพฒนาหรอออกแบบโครงสรางตวยบยงทมอยเดมหรอตวยบยงโรคเอดสตวใหมทมประสทธภาพในการจบกบเอนไซมการถายแบบ เอช ไอ ว-1 ทไมมการกลายพนธตอไป

STRUCTURE AND ENERGETIC ANALYSIS FOR WILD TYPE HIV - 1 REVERSE TRANSCRIPTASE BINDING SITE IN THE COMPLEX

WITH TMC 278

AN ABSTRACT BY

NAWASUP PICHAISAMART

Presented in Partial Fulfillment of the Requirements for the

Master of Education Degree in Science Education at Srinakharinwirot University

March 2011

Nawasup Pichaisamart. (2011). Structure and energetic analysis for wild type Reverse Transcriptase Binding Site in the Complex with TMC278. Master’s Project, M.Ed. (Chemistry).Bangkok: Graduate School, Srinakharinwirot University. Project Advisor: Asst. Prof. Dr Mayuso Kuno. The purpose of this project was to study the structure and energetic analysis for not

having mutant and HIV-1 reverse transcriptase binding site in the complex with TMC 278 inhibitor based on quantum chemical calculation or computational chemistry. Investigation was made by HF/6-31G(d,p) basis set and B3LYP/6-31G(d,p) basis set for explanation of binding energies of HIV-1 reverse transcriptase binding site. The results indicate that there were pushing force which caused from Lys103 of binging energies of HIV-1 reverse transcriptase binding site in complex with TMC278 inhibitor showed estimated average distanse of 2.95 o A . These interactions are attractive interaction which decrease efficiency for inhibited HIV-1 and attractive interaction Lys101 which are two hydrogen bonding interactions between the oxygen atom on carbonyl group of Lys101 and the hydrogen atom on amine group of TMC 278 inhibitor showed estimated average distance of 2.36 A . and between hydrogen atom on amino group of Lys101 Nitrogen atom group of TMC278 inhibitor showed average distance of 2.62 o A .These interactions are attractive interactions which is efficiency for inhibited HIV-1 reverse transcriptase and all of interaction energies corrected by Basis set super position error calculation (BSSE) that the same result. The obtained results can be used to get more understanding of drug – enzyme interactions which will be helpful for the development and design of new higher potent inhibitor active against not having mutant HIV-1 reverse transcriptase.

อาจารยทปรกษาสารนพนธ ประธานคณะกรรมการบรหารหลกสตร และคณะกรรมการสอบไดพจารณาสารนพนธเรอง โครงสรางและพลงงานอนตรกรยาระหวางตวยบยงโรคเอดส TMC 278 กบบรเวณการจบของเอนไซมการถายแบบ เอช ไอ ว-1 ทไมมการกลายพนธ ของ นวทรพย พชยสามารถ ฉบบนแลว เหนสมควรรบเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตรปรญญาการศกษามหาบณฑต สาขาวชาเคม ของมหาวทยาลยศรนครนทรวโรฒได

อาจารยทปรกษาสารนพนธ .………………………………………………..

(ผชวยศาสตราจารย ดร.มะยโซะ กโน)

ประธานคณะกรรมการบรหารหลกสตร ….……………………………………………..

(รองศาสตราจารย ดร.จนดา แตมบรรจง)

คณะกรรมการสอบ

………………………………………………… ประธาน (ผชวยศาสตราจารย ดร.มะยโซะ กโน)

………………………………………………… กรรมการสอบสารนพนธ

(รองศาสตราจารย ดร.ธารารตน ศภศร)

………………………………………………… กรรมการสอบสารนพนธ (ผชวยศาสตราจารยรตนา สมพนธชต)

อนมตใหรบสารนพนธฉบบนเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตรปรญญาการศกษามหาบณฑต สาขาวชาเคม ของมหาวทยาลยศรนครนทรวโรฒ

………………………………………………… คณบดคณะวทยาศาสตร (รองศาสตราจารย ดร.วเชยร มากตน) วนท เดอน มกราคม พ.ศ. 2554

ประกาศคณปการ

สารนพนธเลมนประสบความส าเรจไดดวยด เพราะผวจยไดรบความกรณาอยางยงจากผชวยศาสตราจารย ดร.มะยโซะ กโน ประธานกรรมการทปรกษาสารนพนธ ทานไดแนะน า ชแนะและเสยสละเวลาเพอใหค าปรกษาแนะน าในการด าเนนการวจยทกขนตอน ตลอดจนแกไขขอบกพรองตางๆ อยางดยง อกทงท าใหผวจยไดรบประสบการณในการท างานวจย ไดรและเหนคณคาของงานวจย และพรอมทงเปนแบบอยางของอาจารยททมเทใหกบศษยในงานดานการวจยและพฒนาอยางไมเหนดเหนอย ผวจยรสกซาบซง และขอกราบขอบพระคณเปนอยางสงไว ณ โอกาสน ขอกราบขอบพระคณรองศาสตราจารย ดร .ธารารตน ศภศร ทชวยชแนะทกอยางทเกยวกบดานชวโมเลกลท าใหผวจยมความเขาใจมากยงขน และผชวยรองศาสตราจารยรตนา สมพนธชต ทไดกรณาเปนกรรมการสอบสารนพนธน ขอกราบขอบพระคณอาจารยทกทานทไดประสทธประสาทวชาความรแกผวจยในการศกษาตามหลกสตร การศกษามหาบณฑต สาขาวชาเคม ซงท าใหผวจยไดรบความรอยางเตมเปยม สามารถน าความรไปใชใหเกดประโยชนสงสด ขอขอบใจนองๆ กศ.ม.เคม (ภาคพเศษ) รนท 1 ทเปนก าลงใจและคอยชวยเหลอมาโดยตลอด คณคาและประโยชนของสารนพนธฉบบน ขอมอบเปนเครองบชาพระคณตอครอบครว “ วงศสามารถ ” ทมอบความเพยร ความไมยอทอ ตอชวตของขาพเจา

นวทรพย พชยสามารถ

สารบญ

บทท หนา 1 บทน า 1 ภมหลง 1 ความมงหมายของการวจย 5 ความส าคญของการวจย 6 ขอบเขตของการวจย 6 นยามศพทเฉพาะ 6 2 เอกสารและงานวจยทเกยวของ 8 เอกสารความรเกยวกบโรคเอดส 8 ยาหรอตวยบยงโรคเอดส 15 การออกแบบตวยาหรอตวยบยงโรคเอดส 16 ระเบยบวธการค านวณทางเคมควอนตมหรอเคมคอมพวเตอร 20 งานวจยทเกยวของ 22 3 วธด าเนนการวจย 26 การเตรยมโครงสรางระหวางตวยบยงโรคเอดส TMC 278 กบ เอนไซมการถายแบบ HIV-1 ทไมมการกลายพนธ 26 การค านวณอนตรกรยาระหวางตวยบยง TMC 278 กบ กรดอะมโนทอยในบรเวณการจบของเอนไซมการถายแบบ HIV-1 ทไมมการกลายพนธ 30 การแกไขอนตรกรยาทงหมดดวยระเบยบวธการค านวณแบบ BSSE 30 4 ผลการวเคราะหขอมล 32 พลงงานอนตรกรยาระหวางตวยบยง TMC 278 กบกรดอะมโน ทอยในบรเวณการจบ ของเอนไซมการถายแบบ เอช ไอ ว-1 ทไมมการกลายพนธ 32 ผลการแกไขอนตรกรยาดวยระเบยบวธการค านวณแบบ BSSE 47 5 สรปผลการวจย อภปราย และขอเสนอแนะ 50

สารบญ (ตอ) บทท หนา บรรณานกรม 51 ประวตยอผท าสารนพนธ 55

บญชตาราง ตาราง หนา 1 รายการยาตานไวรส กลม Nucleoside reverse transcriptase inhibitor (NRTI) ทใชในปจจบน 4 2 รายการยาตานไวรส กลม Non-nucleoside reverse transcriptase Inhibitor (NNRTI) 5 3 จ านวนผปวยตางชาตในไทย 11 4 การคาดประมาณจ านวนผตดเชอผปวยเอดสในประเทศไทยในอนาคต 12 5 การคาดประมาณจ านวนผตดเชอเอชไอวรายใหมในประเทศไทย 13 6 พลงงานอนตรกรยาระหวางตวยบยง TMC 278 กบกรดอะมโนแตละชนด ภายในบรเวณการจบของเอนไซมการถายแบบ เอช ไอ ว-1 ทไมมการกลายพนธ ดวยระเบยบวธการค านวณ HF และ B3LYP ดวยเบซสเซต 6-31G (d,p) ของโครงสรางแบบท 1 33 7 พลงงานอนตรกรยาระหวางตวยบยง TMC 278 กบกรดอะมโนแตละชนดภายในบรเวณ การจบของเอนไซมการถายแบบ เอช ไอ ว-1 ทไมมการกลายพนธ ดวยระเบยบ วธการค านวณ HF และ B3LYP ดวยเบซสเซต 6-31G (d,p) ของโครงสราง แบบท 2 40 8 พลงงานอนตรกรยาระหวางตวยบยง TMC 278 กบกรดอะมโนแตละชนดภายในบรเวณ การจบของเอนไซมการถายแบบ เอช ไอ ว-1 ทไมมการกลายพนธ ดวยระเบยบวธการ ค านวณ HF และ B3LYP ดวยเบซสเซต 6-31G (d,p) ของโครงสรางแบบท 1 และโครงสรางแบบท 2 46 9 การแกไขอนตรกรยาทงหมดดวยระเบยบวธการค านวณแบบ BSSE ของโครงสราง แบบท 1 และโครงสรางแบบท 2 48

บญชภาพประกอบ ภาพประกอบ หนา 1 โครงสรางของเอนไซมการถายแบบ HIV-1 2zd1.pdb 3 2 วงจรชวตของเชอไวรส เอช ไอ ว 9 3 ผงระเบยบวธใชในงานดานเคมคอมพวเตอร 21 4 โครงสราง X – ray จากฐานขอมลของโปรตน รหส 2zd1.pdb 26 5 บรเวณการจบของเอนไซมถายแบบ HIV-1 โดยก าหนดใหตวยบยง TMC 278 เปนศนยกลาง แลวเลอกกรดอะมโนทอยรอบๆ ในรศม 7 อะตอม 27 6 (a) 22 กรดอะมโน บรเวณการจบของเอนไซมการถายแบบ HIV-1 โดยก าหนดใหตวยบยง TMC 278 เปนศนยกลาง แลวเลอกกรดอะมโน ทอยรอบๆ ในรศม 7 อะตอม (b) ชนดของหมทใช cap ปลายของกรดอะมโน 28 7 บรเวณการจบของเอนไซมการถายแบบ HIV-1 กบตวยบยง TMC278 โดยการเตม ไฮโดรเจนอะตอมเพอใหโครงสรางสมบรณ 29 8 กราฟแทงแสดงการเปรยบเทยบพลงงานอนตรกรยาของโครงสรางแบบท 1 ดวยระเบยบวธการค านวณ HF และ B3LYP ดวยเบซสเซต 6-31G (d,p) 34 9 พนธะไฮโดรเจนระหวางอะตอมของออกซเจนบนหมคารบอนลของ Lys101 กบอะตอมของไฮโดรเจนของตวยบยง TMC 278 ความยาวพนธะเทากบ 2.62 , 2.46 และ 2.36 องสตรอม 35 10 พนธะไฮโดรเจนระหวางอะตอมของออกซเจนบนหมคารบอนลของ Lys102 กบอะตอมของไฮโดรเจนของตวยบยง TMC 278 ความยาวพนธะเทากบ 2.46 องสตรอม 36 11 พนธะไฮโดรเจนระหวางอะตอมของออกซเจนบนหมคารบอนลของ Pro236 กบอะตอมของไฮโดรเจนของตวยบยง TMC 278 ความยาวพนธะ เทากบ 3.08 องสตรอม 37 12 แรงผลกอะตอมไฮโดรเจนของ Lys103 กบอะตอมของไฮโดรเจนของตวยบยง TMC 278 ความยาวพนธะเทากบ 2.95 องสตรอม 38 13 กราฟแทงแสดงการเปรยบเทยบพลงงานพลงงานอนตรกรยาของโครงสราง แบบท 2 ดวยระเบยบวธการค านวณ HF และ B3LYP ดวยเบซสเซต 6-31G(d,p) 41 14 พนธะไฮโดรเจนระหวางอะตอมของออกซเจนบนหมคารบอนลของ Lys101 กบอะตอมของไฮโดรเจนของหมเอมน ของตวยบยง TMC 278 ความยาวพนธะเทากบ 2.62 และ 2.36 องสตรอม 42

บญชภาพประกอบ (ตอ) ภาพประกอบ หนา 15 พนธะไฮโดรเจนระหวางอะตอมไฮโดรเจนของ Typ229 กบอะตอมของ ไนโตรเจนไฮโดรเจนของหม benzonitrile ของตวยบยง TMC 278 ความยาวพนธะเทากบ 2.36 องสตรอม 43 16 พนธะไฮโดรเจนระหวางอะตอมไฮโดรเจนของ His235 กบอะตอมของ ไนโตรเจนของหม benzonitrile ของตวยบยง TMC 278 ความยาวพนธะ เทากบ 3.51 องสตรอม 43 17 แรงผลกอะตอมไฮโดรเจนของ Leu100 กบอะตอมของไฮโดรเจนของหมเอมน ของตวยบยง TMC 278 ความยาวพนธะเทากบ 2.52 องสตรอม 44

บทท 1

บทนา

ภมหลง

โรคเอดสมสาเหตจากเชอไวรส ทมชอวา Human Immunodeficiency Virus (HIV) โดยเชอท

เปนปญหากอโรครนแรงและแพรกระจายทวโลก คอ HIV-1 ซง HIV-1 เปน RNA Virusมลกษณะ

เปนทรงกลม เปลอกนอกมปมยนออกมา เชอ HIV จะใชปมนเกาะเมดเลอดขาวในรางกายและแทรก

เขาไปอยในเมดเลอดขาว เพออยอาศยแบงตวและขยายพนธทาใหเมดเลอดขาวทตดเชอ HIV ถกทาลาย

ไมสามารถทาหนาทจดการกบเชอโรคตางๆ ทอยในรางกายได เมอเชอ HIV มปรมาณมากขน

เมดเลอดขาวกถกทาลายลงไปเรอย ๆจนถงระดบทไมสามารถจดการกบเชอโรคตาง ๆได เรยกภาวะน

วา ภมคมกนบกพรอง ซงในภาษาองกฤษเรยกวา เอดส (Acquired Immune Deficiency Syndrome

หรอ Acquired Immunodeficiency Syndrome; AIDS) ในภาวะภมคมกนบกพรองนทาใหตดเชอ

โรคอนๆ ไดงายขน เชน วณโรค ปอดบวม เยอหมสมองอกเสบ หรอเปนมะเรงบางชนดไดงายกวา

คนปกต อาการจะรนแรงและเปนสาเหตสาคญของการเสยชวต (วนส บญโสม. 2551)

ปจจบนโรคเอดสมการตรวจพบทวโลก และประมาณการวามผเสยชวตเนองจากโรคเอดส

อยางนอย 25 ลานคน ตงแตถกคนพบในป พ.ศ. 2524 (ค.ศ. 1981) นบเปนโรคทมอนตรายสงโรคหนง

ของประวตศาสตรมนษยชาต ในป พ.ศ. 2548 ประมาณการวามผตดโรคเอดสประมาณ 3.1 ลานคน

(ระหวาง 2.8-3.6 ลาน) ซง 570,000 คนของผปวยโรคเอดสเปนเดก (กรมควบคมโรคกระทรวง

สาธารณสข. 2551) การรกษาในปจจบนนนมการพฒนาวคซนเพอปองกนไวรสชนดน เชนAIDSVAX

ซงเปนวคซนทสรางโดย Brisbane ของบรษท VaxGen, Inc ในแคลฟอรเนย แตประสบความลมเหลว

ในทดลองกบอาสาสมคร 5,400 คนในอเมรกาเหนอ และลมเหลวอกครงในการทดลองกบอาสาสมคร

2,400 คนในประเทศไทย จงพบวาไมประสบผลสาเรจและอาจตองใชระยะเวลาในการพฒนาอกนาน

หลายป (ประสทธ. 2551) นอกจากนการรกษาในปจจบนยงรกษาดวยยาตานไวรสเอดส ซงเปนยาท

มความแรงสง และสามารถกดการแบงตวของไวรสไดอยางมประสทธภาพ ทาใหโรคตดเช อเอชไอว/

เอดส ซงเดมมความรนแรง กลายเปนโรคตดเชอเรอรง สามารถยดชวตของผตดเชอไดนานขน

(ธนกร ศรสมทร. 2549)

ยาหรอตวยบยงทใชรกษาผปวยโรคเอดสในปจจบน แบงตามตาแหนงทออกฤทธของยา

3 กลม กลมแรก คอ ตวยบยงเอนไซม Reverse transcriptase (Reverse transcriptase inhibitor)

โดยเอนไซม Reverse transcriptase ของไวรสจาเปนตอง ใชในการสราง Proviral dsDNA ในระยะท

ไวรสเขาสเซลล ยาจงยบยงไวรสในการเขาตดเชอเซลลใหมทยงไมตดเชอมากอน แตมผลกบเซลลท

ตดเชอและไวรสเพมจานวนแลว (Proviral dsDNA เขารวมกบโครโมโซมของเซลลเรยบรอยแลว )

ยากลมน ไดแก Nucleoside Reverse transcriptase inhibitor (NRTI) และ Non-Nucleoside reverse

transcriptase inhibitor (NNRTI)

2

NRTI ออกฤทธเปน Competitive inhibitor ตอ Nucleoside substrate ของเอนไซมReverse

transcriptase โดยโครงสรางของตวยบยงเปน 2,,3

,-dideoxy-nucleoside analogues มสตรโครงสราง

คลาย Nucleoside ของรางกาย ไดแก Guanosine, Adrenosine, Cytidine, Uridine,Thymidine และ

Deoxynucleoside ทงหลาย เมอนาตาล เปน Deoxyribose แตตางกนทยาไมม 3-hydroxyl group

ทาใหสราง 3,,5

,

NNRTI เปน Non–competitive inhibitor ซงไมไดแยงกบ Nucleoside substrate ทตาแหนง

Active site ของเอนไซมและไมตองถกเปลยนแปลงภายในเซลลกอนทจะออกฤทธเมอจบกบเอนไซม

Reverse transcriptase ของ HIV-1 ทาใหเอนไซมเปลยนแปลงรปรางแลวสญเสยหนาททาให

ไมสามารถสราง dsDNA ขนมา ซงสงผลทาใหเกดการยบยงการเพมจานวนของไวรส และตวยบยง

ในกลมนจะมลกษณะพเศษคอนอกจากตวยบยงมความแรงสงแลว ยงมความจาเพาะตอ HIV-1 ของ

ไวรสเอดสแตตวยบยงไมมผลตอ HIV-2 หรอ RNA ไวรสอนๆ

- phosphodiester bond กบ Nucleoside ตวอนไมได ทาใหการสรางสาย DNA ของ

ไวรสสนสดลง ยายงจบกบเอนไซม Reverse transcriptase (RNA-dependent DNA polymerase)

ของไวรส HIV ไดดกวาเอนไซม DNA polymerase (alpha) ของคนมาก (ประมาณ 100 เทา) ยาจงม

ฤทธตอเซลลของคนนอยกวา (ยกเวน DNA polymerase gamma ของ mitochondria ซงจบกบยาไดด

เชนกน จงทาใหเกดอาการไมพงประสงคของยาตอเซลลกลามเนอและตบ ) ยากลมนเปน Prodrug

ตองถก Phosphorylase เปน dideoxynucleoside 5‘ triphosphate โดยเอนไซม Kinases จงออกฤทธ

ได

ตวยบยง ในกลมท 2 คอ ตวยบยง เอนไซม Protease (Protease inhibitor (PI) ยากลมน

ยบยงเอนไซม aspartyl protease ของไวรส HIV-1 ซงเปนเอนไซมทยอย Gag และ Gag-Pol

Polypeptides precursors หลงกระบวนการ Translation ของไวรส ซงการยอย Polypeptides เหลาน

จาเปนสาหรบการเจรญเตบโตเตมทของไวรส การประกอบการสรางไวรสตวใหม และการแตกหนอ

เพอหลดเปนไวรสตวใหมออกมาจากเซลลทมการตดเชอเรยบรอยแลว ทาใหไดไวรสทไมสมบรณและ

เตบโตไมเตมทแตกออกมา และไมสามารถทาใหเกดการตดเชอตอไป ยากลมนไมจาเปนตองถก

เปลยนแปลงในเซลลกอน นอกจากนยาอาจมผลในระยะแรกดวยตงแตยอย Nuclecapsid ปลอย RNA

ของไวรสออกมาดวย ทาใหผลการยบยงการเพมจานวนไวรสทงชนดเฉยบพลนและเรอรง

ตวยบยง ในกลมสดทาย คอ ตวยบยงการรวมตวของเชอไวรสกบเซลล (Fusion protein

inhibitor) ยานจะเขาจบกบ First heptad-repeat (HR1) ใน gp41 subunit ของ Viral envelope

glycoprotein โดยยบยงการรวมตวของ HIV-1 กบ CD4 cell ซงปองกนโดยไมมการเปลยนแปลง

รปราง gp41 ทใชในการรวมตวกบ Cell membrane เพอผานเขาส CD4 cell เปนตวยา peptide ทม

36 amino acid ไดจาก gp41 Transmembrane protein ectodomain ของไวรส HIV จงตองใชวธฉด

เขาสผวหนงหรอหยดเขาหลอดเลอด (รชน เจรญพกตร. 2551)

3

เปาหมายในการยบยงเชอไวรส HIV ปจจบนม 4 เปาหมาย คอ เปาหมายในการยบยง

การหลอมตวของไวรส HIV (Fusion inhibitors) เปาหมายในการยบยงเอนไซมการถายแบบของ

ไวรส HIV เปาหมายในการยบยงเอนไซมอนทเกรส (Integrase) และเปาหมายในการยบยงเอนไซม

โปรตเอส ซงเปาหมายทสาคญในการยบยงเชอไวรส HIV คอ การยบยงเอนไซมการถายแบบของ

ไวรส HIV-1 เนองจากเปนเอนไซมทมบทบาทสาคญในวงจรชวตของไวรส HIV-1 (กระทรวงศกษาธการ.

2549: ออนไลน) ในขนตอนการจาลองแบบของการเปลยน Single-strand RNA เปน Double-strand

DNA กอนทจะรวมเขาไปใน Host genome เพอการขยายพนธและเพมปรมาณของเชอโรคเอดสท

สมบรณตอไป แสดงโครงสรางดงภาพประกอบ 1

ภาพประกอบ 1 โครงสรางของเอนไซมการถายแบบ HIV-1 รหส 2zd1.pdb

อยางไรกตามกลไกการยบยงและการกลายพนธของเอนไซมการถายแบบ หลงจากทใช

ตวยบยงในกลม NRTI และ NNRTI ทาใหเกดอาการขางเคยงและอาการไมพงประสงค ดงมรายการ

ดงตอไปน (รชน เจรญพกตร. 2551)

4

ตาราง 1 แสดงรายการยาตานไวรส กลม Nucleoside reverse transcriptase inhibitor (NRTI)

ทใชในปจจบน

ชอยา ขนาดยาทแนะนาในผใหญ อาการทไมพงประสงค

Zidovudine (AZT) 200-300 mg ทก 12 ชม. คลนไส อาเจยน กดไขกระดก

ซด เมดเลอดขาวตา ปวด

ศรษะ ออนเพลย

Didanosine (DDI) >60 กก. 400 mg (EC) ทก 24 ชม.

หรอ 200 mg ทก 12 ชม.

<60 กก. 250 mg (EC) ทก 24 ชม.

หรอ 125 mg ทก 12 ชม.

คลนไส อาเจยน ตบออน

อกเสบ มพษตอเสนประสาท

สวนปลาย

Zalcitabine (DDC) 0.375-0.75 mg ทก 12 ชม. ปากอกเสบ

มพษตอเสนประสาทสวนปลาย

Stavudine (D4T) >60 กก. 40 mg ทก 12 ชม.

<60 กก. 30 mg ทก 12 ชม.

ตบออนอกเสบ ชาปลายมอ

ปลายเทา lipodystory

lactic acidosis

Lamivudine (3TC) 150 mg ทก 12 ชม. หรอ

300 mg ทก 24 ชม.

มพษตา

Abacavir (ABC) 300 mg ทก 12 ชม. หรอ

600 mg ทก 24 ชม

ไข ผน คลนไส อาเจยน

ออนเพลย hypersensitivity

reaction

Emtrictabine (FTC) 200 mg ทก 24 ชม. ปวดศรษะ มนศรษะ ทองเสย

hyperpigmentation

5

ตาราง 2 แสดงรายการยาตานไวรส กลม Non-nucleoside reverse transcriptase inhibitor

(NNRTI)

ชอยา ขนาดยาทแนะนาในผใหญ อาการทไมพงประสงค

Nevirapine(NVP) 200 mg ทก 24 ชม. ผนแพยา ตบอกเสบ

Efavirenz (EFV) 600 mg ทก 24 ชม. อาการทางระบบประสาท

สวนกลาง เชน มนงง วงเวยน

เปนตน ผนแพยา ตบอกเสบ

Delavirdine 400 mg ทก 8 ชม. ผนแพยา ปวดศรษะ

TMC 278 เปนตวยบยงโรคเอดสตวใหมในกลมนอนนวคลโอไซดรนทสอง เปนตวยบยงท

มกมมนตภาพสง ครงชวต (Half life) ยาวนาน และชวยลดผลขางเคยง (Side effect) ไดมากขน เมอ

เปรยบเทยบกบตวยบยงในกลมนอนนวคลโอไซด เชน เอฟาไวเรนซ ซงคาดวาจะสามารถนามาใชใน

การรกษาผปวยเอดสในเรว ๆน

ดงนนผวจยจงมความสนใจทจะศกษาโครงสรางและอนตรกรยาระหวางตวยบยงโรคเอดส

TMC 278 กบบรเวณการจบของเอนไซมการถายแ บบ HIV-1 โดยการวจยในครงนจะใชระเบยบ

วธการคานวณทางเคมควอนตมหรอเคมคอมพวเตอร เพอนาขอมลทไดจากการศกษาในครงน เปน

ขอมลพนฐานทสาคญทจะใชในการอธบาย และทาใหเกดความเขาใจเกยวกบกลไกในการยบยงของ

เอนไซมการถายแบบของตวยบยงใน กลมน ดงนนขอมลทไดจากการวจยจะเปนขอมลทสาคญใน

การออกแบบตวยบยงตวใหมหรอพฒนาตวยบยงทมอยเดมใหมประสทธภาพสงขนตอไป

ความมงหมายของการวจย

1. เพอศกษาโครงสรางการเกดอนตรกรยาระหวางตวยบยง TMC 278 กบบรเวณการจบ

ของเอนไซมการถายแบบ HIV-1 ทไมมการกลายพนธ

2. เพอคานวณอนตรกรยาทเกดขนระหวางตวยบยง TMC 278 กบบรเวณการจบขอ ง

เอนไซมการถายแบบ HIV-1 ทไมมการกลายพนธ

6

ความสาคญของการวจย

1. ทาใหทราบโครงสรางการเกดอนตรกรยาทเกดขนระหวางตวยบยง TMC 278 กบบรเวณ

การจบของเอนไซมการถายแบบ HIV-1 ทไมมการกลายพนธ

2. ทาใหทราบคา การกระจายของ พลงงานการจบ (Binding energy) ระหวางตวยบยง

TMC 278 กบบรเวณการจบของเอนไซมการถายแบบ HIV-1 ทไมมการกลายพนธ โดยการคานวณ

ทางเคมควอนตมหรอเคมคอมพวเตอร

3. เปนแนวทางในการออกแบบตวยบยงตวใหมหรอพฒนาตวยบยงทมอยเดมใหม

ประสทธภาพสงขนและมกมมนตภาพทดกวาเดม

ขอบเขตของการวจย

ทาการศกษาโครงสรางและอนตรกรยาทเกดขนระหวางตวยง ยบ TMC 278 กบบรเวณ

การจบของเอนไซมการถายแบบ HIV-1 ทไมมการกลายพนธ ดวยระเบยบวธการคานวณ Semi

empirical PM3 HF/ 6-31G (d,p) และ B3LYP/6-31G (d,p)

นยามศพทเฉพาะ

1. ตวยบยงโรคเอดส หมายถง สารสกดจากธรรมชาตหรอ สารทสงเคราะหขนมาเพ อ

หยดยงหรอออกฤทธตานการแบงตวหรอการยบยงกระบวนการในขนตอนวงจรการเพมปรมาณของ

เชอไวรสเอดส เชน ยบยงในขนตอนการใชเอนไซมการถายแบบ เปนตน ตวยบยงโรคเอดสทใชอย

ในปจจบนมอย 3 กลม คอ

1.1 กลมตวยบยงทออกฤทธในขนตอนของการยบยงเอนไ ซมการถายแบบ ซง

ตวยบยงในกลมนแบงเปน 2 กลมยอย

1.1.1 กลมนวคลโอไซด เชน เอแซดท ดดไอ ด 4ท หรอ 3ทซ ตวยบยงในกลม น

จะไปยบยงและทาลายเชอไวรสเอดสในขนตอนของการใชเอนไซมการถายแบบโดยมกมมนตภาพ

ในการยบยงไมเฉพาะเซลลของเชอไวรสเอดสเทานน แตยงทาลายเซลลทดในรางกายดวย ซงทาให

เกดผลขางเคยงตอผปวยเอดส อยางไรกตามตวยบยงในกลมนสามารถยบยงการเจรญเตบโตของ

เชอไวรสเอดสไดในระดบหนงเทานน แตยงพบวาเชอไวรสเอดสมฤทธตานทานตอยาในกลมนอกดวย

ซงทาใหเกดการดอยาได

1.1.2 กลมนอนนวคลโอไซด เชน เนวราพน และเอฟาไวเรนซ เปนตวยบยงทได

พฒนาขนมาตอนหลง เพอแกอาการดอยาของผปวยเอดสหลงจากใชยาไประยะหนงลกษณะโครงสราง

โดยทวไปของตวยบยงในกลมนจะมโครงสรางทหลากหลาย แตมลกษณะทสาคญกคอ มกมมนตภาพ

ในการยบยงทจาเพาะตอเอนไซมการถายแบบเทานน และมกมมนตภาพในการยบยงทความเขมขนตา

จงไมทาใหเกดผลขางเคยงตอเซลลปกตของผปวยได นอกจากนนยงพบวากลไกการออกฤทธและการจบ

กบเอนไซมมลกษณะทคลายคลงกนมาก ซงทาใหโครงสรางของเอนไซมการถายแบบสญเสยสภาพ

7

และไมสามารถกระตนกระบวนการจาลองแบบของ Proviral DNA ได แตปญหาทเกดขนหลงจากทใช

ยาในกลมนระยะหนงพบวาเชอไวรสเอดสจะเกดการกลายพนธ ซงทาใหประสทธภาพในการยบยง

เอนไซมของตวยบยงมประสทธภาพลดลง

1.2 กลมตวยบยงทออกฤทธ ในขนตอนเอนไซมโปรตเอส เชน ซาควนาเวยร รโทนาเวยร

หรอ เนลฟนาเวยร โดยตวยบยงในกลมทสองนมราคาแพงและมผลขางเคยงในระยะยาว มากกวา

ตวยบยงในกลมแรก

1.3 กลมยบยงการรวมตวของเชอไวรสกบเซลล (Fusion protein inhibitor) เชน Enfuvitide

ใชวธฉดเขาใตผวหนงหรอหยดเขาหลอดเลอด สงผลทาใหเกดการระคายเคองบรเวณทฉด

2. ตวยบยงโรคเอดส TMC 278 หมายถง ตวยบยงโรคเอดสตวใหมในกลมนอนนวคลโอไซด

รนทสอง ทคาดวาจะไดรบการจดทะเบยนจาก FDA ในป ค.ศ. 2009 มกมมนตภาพสง ครงชวตยาวนาน

ชวยลดผลขางเคยงไดมากขนเมอเปรยบเทยบกบตวยบยงในกลมนอนนวคลโอไซด เชน เอฟาไวเรนซ

และทนาสนใจ คอ ไมเหนยวนาใหไวรสเปลยนจโนไทป (Genotype) หรอฟโนไทป (Phenotype) ซง

คาดวาจะสามารถนามาใชและสามารถแกปญหาการใชตวยบยงกบไวรสทเกดการกลายพนธได

3. เอนไซมการถายแบบ HIV-1 หมายถง เอนไซมในวงจรการเจรญเตบโตของเชอไวรส

HIV-1ทาหนาทจาลองแบบการเปลยน Single-strand RNA เปน Double-strand DNA กอนท

จะรวมเขาไปใน Host genome เพอขยายพนธเชอไวรส HIV-1ทสมบรณ ถอวาเปนเอนไซมเปาหมาย

ทใชในการคนหาตวยบยงใหมๆ หรอพฒนาตวยบยงทมอยเดมใหมประสทธภาพทดข นเพอใชในการ

รกษาผปวยเอดส

4. ระเบยบวธการคานวณทางเคม ควอนตมหรอเคมคอมพวเตอร หมายถง วธการ

คานวณทางคอมพวเตอรทเกดจากวชาพนฐานของทฤษฎกลศาสตรควอนตม และทฤษฎกลศาสตร

สถต สามารถใชวดสมบตของสารไดถงระดบอะตอมหรอโมเลกล เชน ระเบยบวธการคานวณ Semi

empirical PM3 HF/6-31G (d,p) และ B3LYP/6-31G (d,p) และคานวณพลงงานใหมความถกตอง

ยงขนดวยระเบยบวธ BSSE (Basis set super position error) เฉพาะระเบยบวธการคานวณ HF/6-

31G (d,p) และ B3LYP/6-31G (d,p)

5. โครงสรางแบบท 1 หมายถง โครงสรางของเอนไซมการถายแบบ HIV-1 ทมการปรบ

โครงสรางของไฮโดรเจนอะตอม และ TMC 278 ทกอะตอม ดวยระเบยบวธคานวณ Semi empiricalPM3

แตยงรกษาตาแหนงของกรดอะมโนทกอะตอมทไดจากโครงสรางของ X-ray โดยมการ cap ดวย

หมอะซทลและหมเมทลอะมโน

6. โครงสรางแบบท 2 หมายถง โครงสรางของเอนไซมการถายแบบ HIV-1 ทมการปรบ

โครงสรางของไฮโดรเจนอะตอม และ TMC 278 ทกอะตอม ดวยระเบยบวธคานวณ Semi empirical

PM3 แตยงรกษาตาแหนงของกรดอะมโนทกอะตอมทไดจากโครงสรางของ X-ray โดยมการ cap

ดวยไฮโดรเจนอะตอม

บทท 2

เอกสารและงานวจยทเกยวของ

ในการวจยครงน ผวจยไดศกษาเอกสารและงานวจยทเกยวของ และไดนาเสนอตามหวขอ

ตอไปน

1. เอกสารความรเกยวกบโรคเอดส

2. ยาหรอตวยบยงโรคเอดส

3. การออกแบบตวยาหรอตวยบยงโรคเอดส

4. ระเบยบวธการคานวณทางเคมควอนตมหรอเคมคอมพวเตอร

5. งานวจยทเกยวของ

1. เอกสารความรเกยวกบโรคเอดส

1.1 ความหมายของโรคเอดส

โรคเอดส (AIDS หรอ Acquired Immune Deficiency Syndromes) คอ โรคททาให

ภมคมกนของรางกายบกพรองจนไมสามารถตอสเชอโรค หรอสงแปลกปลอมตางๆ ทเขาสรางกาย

ทาใหเกดโรคตางๆ ทเปนอนตรายถงแกชวตไดงายกวาคนปกต

A = Acquired หมายถง สภาวะทเกดขนมาภายหลง ไมไดมมาแตกาเนด

I = Immune หมายถง สวนทเกยวของกบระบบภมคมกน หรอภมตานทานของรางกาย

D = Deficiency หมายถง ความเสอมลง

S = Syndrome หมายถง กลมอาการ หรออาการหลาย ๆอยางไมเฉพาะระบบใดระบบหนง

(ศนยขอมลโรคตดเชอและพาหะนาโรค. 2551)

เอดส หมายถง กลมอาการของโรคทเกดจากภมคมกนในรางกายเสอม หรอบกพรอง

เกดจากเชอไวรส Lentivirus spp. หรอเชอ HIV-1 (นพรรณพร วรมงคล . 2545); เมอเขาสรางกาย

แลวจะเขาไปทาลายเมดเลอดขาว ซงเปนแหลงสรางภมคมกนโรค ทาใหภมตานทานลดลง เปนผล

ใหตดเชอโรคชนดฉวยโอกาส เชน ปอดบวม วณโรค หรอเปนมะเรงบางชนดไดงายกวาคนปกต เชน

มะเรง ของหลอดเลอด อาการจะรนแรงและเสยชวตอยางรวดเรว (โรคเอดสและยาเสพตด . 2551:

ออนไลน)

1.2 เชอไวรส HIV

ลกษณะทางพนธกรรมของเชอไวรส HIV เชอ HIV-1 เปนอารเอนเอไวรส ชนดสายเดยว

จโนมมความยาว 9 กโลเบส ประกอบไปดวยยน 9 ชนดควบคมการสรางโปรตน โปรตนทสาคญของ

เชอไวรส HIV ไดแก โปรตนโครงสราง หรอทเรยกวา Structural proteins ไดแก Gag, Pol, และ Env

โปรตนควบคมการทางานของไวรส เรยกวา Regulatory proteins ไดแก Tat, Rev โปรตนททาหนาทเสรม

9

หรอ Accessory proteins ไดแก Vpu, Vpr, Vif, และ Nef ชนดหลกๆ ของเชอ HIV-1 ไดแก M (main),

N (new), และ O (outlier) ในกลม M group ซงพบไดมากถงกวารอยละ 90 ทวโลก แบงเปน 9 ชนด

ยอย เรยกวา Clades กาหนดใหเรยกเปนลาดบตวอกษร A-D, F-H, J, และ K ในสหรฐอเมรกาและ

ทางยโรปตะวนตก พบชนด Clade B มากทสด แตกตางจากทพบในเอเชยและแอฟรกา ความหนาแนน

ของไวรสพบมากทสดในทวปแอฟรกา บรเวณสวนทอยใตทะเลทรายซาฮารา ยาตานไวรสทผลตใน

ปจจบนสวนใหญไดผลดในการทาลายเชอ HIV ชนด Clade B เมอนายาตานไวรสไปใชในบรเวณ

อนๆ การตอบสนองตอการรกษาอาจแตกตางไปไดบาง รวมทงกลไกการดอยาทเกดจากมวเตชน

ความแตกตางและความหลากหลายของสายพนธ เชอไวรส HIV มความสาคญในการพฒนาวคซน

เปนอยางมาก แอนตบอดทรางกายสรางขนเมอตอตานไวรส และปฏกรยาจากเซลลเมดเลอดขาว

ชนด T-lymphocyte จะมความจาเพาะเจาะจงสง (โรงเรยนพทธยาอรโณทย ชลบร. 2549)

1.3 วงจรชวตของเชอไวรส HIV

2

วงจรชวตของ cycle of HIV1.

ภาพประกอบ 2 วงจรชวตของเชอไวรส HIV

ทมา: รชน เจรญพกตร. (2551). Tenofovir Disoproxil Fumarate : ยาตานเชอไวรส HIV

ชนดใหม. ออนไลน.

จากภาพประกอบ 2 เมอไวรสผานเขาสรางกายเขาสกระแสเลอด ไวรสจะเคลอนทไปจบ

กบเซลลทม CD4 receptor ทผวเซลล เชน T lymphocyte, Monocytes/Macrophage, Follicular cell

ของตอมนาเหลอง Langerhans cells ทผวหนง นอกจากนยงมเซลลในอวยวะอน ๆอกทม CD4 receptor

10

ทไวรสจะสามารถไปตดได แตตวทสาคญทสดคอ T lymphocyte เมอไวรสมาจบทผวเซลลทม CD4

receptor จะเกดการเปลยนแปลงของเยอหมเซลล เกดการรวมตวระหวางไวรสกบเซลลเปาหมาย

แกนของไวรสจะเขาไปใน Cytoplasm ของเซลล แลว Genomic RNA ถก Transcribed เปน Single

stranded DNA และตอมาเปน Double stranded circular DNA โดยใชเอนไซมการถายแบบ แลว

เขารวมตวกบ DNA ของเซลลเปาหมาย โดยอาศยเอนไซมอนทเกรสของไวรส และทาใหเกดการเพม

จานวน ซงประกอบดวยการสราง mRNA และ Genomic RNA จาก Proviral dsDNA ของไวรส และ

สรางเปนโปรตนตางๆ ของไวรสจาก mRNA ดวย Ribosome ของเซลลเปาหมาย เกดการรวม

ระหวาง Genomic RNA ของไวรสกบโปรตนตาง ๆ เพอสรางเปนไวร สใหม จากนนจะมการสราง

Envelope จากเยอหมเซลลของเซลลเปาหมายและแตกหนอ (Budding) ออกจากเซลล ปลอยไวรส

ออกมามากมายโดยอาศยเอนไซมโปรตเอสและเอนไซมอนๆ ของไวรส ซงความรทไดจากการศกษา

วงจรชวตของเชอไวรส HIV จะนาไปสการสรางออกแบบยาหรอ พฒนายาตานไวรสโดยอาศยกลไก

การออกฤทธตางๆ เพอยบยงการเพมจานวนของเชอไวรสตอไป (รชน เจรญพกตร. 2551: 2-3)

1.4 กลไกการกอโรคของเชอไวรสเอดส

เมอเชอไวรสเอดสผานเขาสกระแสเลอด รางกายจะตอบสนองโดยการสรางภมตานทานตอ

เชอเอดสหรอแอนตบอดภายในรางกาย ซงสามารถยบยงการทางานของเชอเอดสบางสวนได

การตรวจหาการตดเชอเอดสจะใชวธตรวจแอนตบอดแทนการตรวจเชอเอดส เพราะเปนวธทงายและ

สะดวกมากกวาเชอเอดสจะเขาเกาะตดกบเมดเลอดบางชนด CD4 ซงปกตทาหนาทเปนภมตานทาน

เชอโรคและสงแปลกปลอมอน และจะเจาะผานเขาอยภายในเซลล เชอเอดสจะแบงตวเพมจานวนขน

จนเซลล CD4 แตกออก เชอเอดสจะเขาสกระแสเลอดไปเกาะเซลล CD4 ตวอนๆ ตอไป ภมคมกน

รางกายไมสามารถทาลายเฉพาะเชอเอดสทมอยในเซลล CD4 แตเซลล CD4 ทมเชอเอดสจะถกทาลาย

ไปดวย เพราะภมคมกนไมสามารถเลอกทาลายเฉพาะเชอเอดสได เมอเซลล CD4 ลดลงเรอยๆ

ภมคมกนรางกายจงเสอมลงจนไมสามารถปองกนเชอโรคตางๆ ได (โรคเอดส. 2551: ออนไลน)

1.5 สถานการณโรคเอดสในประเทศไทย

จานวนผปวยเอดสชาวตางชาต ในประเทศไทย

จากรายงานของกรมการปกครอง และสานกระบาดวทยา พบวามรายงานผปวยเอดส

ชาวตางชาต ในประเทศไทย ในเขตแดนทประเทศไทยตดกบประเทศพมามากทสด คอ 76.1%

รองลงมา คอ ชายแดน ไทย-ลาว ชายแดนไทย - กมพชา และชายแดนไทย - มาเลเซย ตามลาดบ

11

ตาราง 3 จานวนผปวยตางชาตในไทย

ชายแดน

อาเภอ(แหง)

จงหวด(แหง)

จานวนผปวยเอดสตางชาต

(คน/รอยละ)

ไทย - ลาว

48

11

729(19.0 %)

ไทย – พมา

ไทย – กมพชา

41

21

10

7

2,915(76.1 %)

113 (2.95 %)

ไทย – มาเลเซย 14 4 70 (1.82 %)

รวม

124

32

3,827(100 %)

ท�มา: กรมการปกครอง และ สานกระบาดวทยา รายงาน (๕0๖/๑)

ชดขอมล 1, 19%

ชดขอมล 1, 76%

ชดขอมล 1, 3%

ชดขอมล 1, 2%

ไทย - ลาว

ไทย – พมา

ไทย – กมพชา

ไทย – มาเลเซย

ทมา: กรมการปกครอง และสานกระบาดวทยา (รายงาน ๕๐๖/๑)

การคาดประมาณจานวนผตดเชอผปวยเอดสในประเทศไทยในอนาคต

สาหรบการคาดประมาณผตดเชอเอดสและผปวยเอดสในประเทศไทย โดยคณะผเชยวชาญ

(The Thai Working Group) ไดคาดประมาณตวเลขผตดเชอเอชไอวและผปวยเอดส ในป พ .ศ.2553

วาจะ

- มผตดเชอเอดสสะสมประมาณ 1,161,694 ราย

- มผเสยชวตสะสม ประมาณ 791,859 ราย

12

- เหลอผตดเชอเอดสทยงมชวตอย และตองการดแลรกษา จานวน 369,834 ราย

- และในจานวนน เปนผตดเชอเอดสรายใหม ประมาณ 11,685 ราย หรอคดเปนเฉลยวนละ

32 ราย

ตาราง 4

Summary of number of people living with HIV and AIDS,annual new AIDS Cases

การคาดประมาณจานวนผตดเชอผปวยเอดสในประเทศไทยในอนาคต

and cumulative HIV infection,AIDS cases and AIDS-related deaths in the baseline scenario * Scenarios based on data as of year 2000 ( PMTCT implemented in 2000, Access to ARV in 2003 )

Living with HIV Annual Annual Cumulateive Cumulateive Cumulateive

Year and AIDS new HIV new AIDS HIV AIDS AIDS death

1985 56 56 0 56 0 0

1990 294.144 136,962 1,946 294,840 2,517 697

1995 736,992 60.749 36,183 796.318 101,189 59,326

2000 694.564 29,396 54,963 983.958 358,071 289,394

2005 540,822 18,172 48,932 1,092,327 611,997 551,505

2010 369,834 11,685 47,698 1,161,694 846,568 791,859

2015 230,878 8,669 24,105 1,209,459 1,011,953 978,580

020 157,568 7,919 16,341 1,319,950 1,112,955 1,092,382

ทมา: The Thai Working Group on HIV/AIDS Projection, (March 2001, C-3; C-6)

จากการคาดประมาณแนวโนมของการตดเชอเอชไอวในกลมอาย 15-24 ป ในอก 3 ปขางหนา

- อตราการตดเชอเอชไอวมแนวโนมลดลง การตดเชอในกลมอาย 30-34 ป จะมการตดเชอ

สงกวากลมอายอนๆ ทสด

- ในทางตรงกนขามอายตงแต 35-39 ป ขนไปมแนวโนมของการตดเชอเอชไอวเพมขน

เรอยๆ ซงอาจมปจจยเงอนไขอนๆ เขามาเกยวของกบปญหาในเชงพฤตกรรมทจะตองนามาอธบาย

ควบคกบการ แกไขปญหาเอดสในเชงความสมพนธของการตดเชอเอชไอวเพมขนตอไป

ตดเชอรายใหมเฉลยวนละ 32 คน

13

การคาดประมาณจานวนผตดเชอเอชไอวรายใหมในประเทศไทย

สาหรบการคาดประมาณผตดเชอเอชไอวรายใหมในประเทศไทย โดยสานกโรคเอดสและ

โรคตดตอทางเพศสมพนธ กรมควบคมโรค ไดคาดประมาณตวเลขผตดเชอเอชไอวรายใหม ในป

พ.ศ.2553 วาหากประชาชนยงมพฤตกรรมความเสยงเทาเดม เชน ในผเสพยาเสพตดใชเขมฉดยา

รวมกนในระดบสง ใชถงยางอนามยในการมเพศสมพนธในระดบทตา จะมผตดเชอเอชไอวรายใหม

ในป 2553 ประมาณ 10,853 คน

แตหากมการเปลยนแปลงพฤตกรรมความเสยงใหลดลง เชน ในผเสพยาเสพตดใชเขม

ฉดยารวมกนในระดบตา ใชถงยางอนามยในการมเพศสมพนธในระดบทสงขนจนเกอบ 100% จะม

ผตดเชอเอชไอวรายใหมในป 2553 ลดลงเหลอประมาณ 5,261 คน หรอลดลงไปราว 50% ของ

พฤตกรรมปกต

ตาราง 5 การคาดประมาณจานวนผตดเชอเอชไอวรายใหมในประเทศไทย

ชองทางการแพรระบาด พฤตกรรมเดม

การตดเชอใหม

ในป 2010 พฤตกรรมใหม

การตดเชอใหม

ในป 2010

ผเสพยาเสพตด ใชเขมรวมกน 36% 941 ใชเขมรวมกน 18% 467

ชายรกชาย ใชถงยาง 70% 3,577 ใชถงยาง 90% 1,106

ชายตดจากหญงบรการ ใชถงยาง 82% 1,048 ใชถงยาง 95% 248

ชายตดเชอจากภรรยา ใชถงยาง 2% 1,083 ใชถงยาง 30% 768

หญงบรการ ใชถงยาง 82% 399 ใชถงยาง 95% 115

ภรรยาตดเชอจากสาม ใชถงยาง 2% 3,034 ใชถงยาง 30% 2087

ตดเชอจากเพศสมพนธ

ชวคราว ใชถงยาง 36% 769 ใชถงยาง 60% 469

รวม 10.853 5,261

ทมา: สานกโรคเอดสและโรคตดตอทางเพศสมพนธ กรมควบคมโรค กระทรวงสาธารณสข

ดงนนการรณรงคใหประชาชนทวไปและประชาชนกลมเสยงใชถงยางอนามยในการม

เพศสมพนธกบผทมใชสามหรอภรรยาของตนเอง จงมจาเปนอยางมากตอการลดการแพรระบาด

ของโรคเอดส องคกรปกครองสวนทองถนทกแหงทวประเทศควรจดงบประมาณประจาปดงตอไปน

- จดทาโครงการอบรมเยาวชนใหมความรความเขาใจและตระหนกในความรายแรงของ

โรคเอดส จากพฤตกรรมเสยงทเกยวเนองตางๆ เชน จากสรา ยาเสพตด บหร ฯลฯ

14

- จดทาโครงการจดซอถงยางอนามย เพอแจกใหกบประชาชนในชมชนของ ตนเอง เชน

กลมเยาวชน กลมชายรกชาย กลมผมเพศสมพนธแบบฉาบฉวย กลมผใชแรงงาน เนองจากประชาชน

กลมนไมไดอยในเปาหมายการกระจายถงยางอนามยของกระทรวงสาธารณสข (กระทรวงสาธารณสข

สนบสนนถงยางอนามย โดยความเหนชอบของสานกงบประมาณ ในกลมหญงอาชพบรการทางเพศ

กลมเดยวเทานน)

1.6 แนวทางการรกษาโรคเอดส

ปจจบนยงไมมยารกษาโรคเอดสใหหายข าดได การรกษาจงเปนการรกษาโรคตดเชอ

อนๆ ทแทรกซอนซงไมคอยไดผลนก เพราะผปวยขาดภมตานทาน และมกเสยชวตเนองจากโรคตด

เชอ ซงในขณะนยงไมมยาทสามารถรกษาโรคเอดสใหหายได เปนเพยงยบยง ไมใหไวรสเอดสเพม

จานวนมากขนในรางกาย ผปวยจะมอายยนยาวไปอกระยะหนงเทานน

การดแลสขภาพดวยวธการทางการแพทยแผนปจจบน ยาทใชในการรกษาผตดเชอ /

ผปวยเอดสม2ลกษณะคอยาตานไวรสเอดสในปจจบน ม 3 ประเภท คอ

- Nucleoside Reverse Transcriptase Inhibitors (NRTIs) เชน AZT, ddl, ddC, d4T,

3TC และ ABC

- Non-Nucleoside Reverse Transcriptase Inhibitors (NNRTIs) เชน NVP และEFV

- Protease Inhibitors (Pls) ไดแก IDV, RTV, Q4V และ NFV ยาเหลานมฤทธเพยง

ยบยงการเพมจานวนของไวรสเอดสแตไมสามารถกาจดเชอเอดสใหหมดไป จากรางกายไดและม

ผลขางเคยง ไดแก โลหตจาง คลนไส อาเจยน ผนตามผวหนง ฯลฯ ดงนนการใชยาดงกลาวตองอย

ในการดแลของแพทยอยางใกลชด

ยาปองกนโรคตดเชอฉวยโอกาสหากผปวยเอดสมภมตานทานลดลงมาก (คาเมด

เลอดขาว ชนด CD4 ตากวา 200 เซลลในเลอก 1 ลกบาศกมลลเมตร) จะมโอกาสตดโรคฉวยโอกาส

เพมมากขนจงจาเปนตองไดรบยาปองกน เชน

- INH ใชปองกนวณโรค

- Cotrimoxazole Dapsone Aerozolized pentamidine ใชปองกนโรคปอดบวม

- Itraconazole Fluconazole Amphotericin B ใชปองกนโรคเยอหมสมองอกเสบ

- Ketoconazole Itraconazole Fluconazole ใชปองกนเชอราในขณะนยงไมมวคซน

ชนดใดทสามารถปองกนหรอรกษาโรคเอดสไดยงอยในระหวางการศกษาวจย คาดวาตองใชเวลาไม

ตากวา 5 ป จงจะทราบผลวาสาเรจหรอไม (ศนยขอมลโรคตดเชอและพาหะนาโรค. 2551)

15

2. ยาหรอตวยบยงโรคเอดส

ยาหรอตวยบยงโรคเอดส หมายถง ยาทสงเคราะหขนมาเพอหยดยงหรอออกฤทธดาน

การแบงตว การยบยงการเกาะจบและเขาเซลล (Interference with attachment and entry) ซงแบง

ขบวนการยบยง ดงน

1. การยบยงกระบวนการ Reverse Transcription (Inhibition of Reverse Transcription)

2. การยบยงกระบวนการ Integration (Inhibition of Proviral Integration)

3. การยบยง Transcription

4. การยบยง Post-translation processing

ยาตานไวรสเอดสทมใชทางคลนกในปจจบน ทไดรบการจดทะเบยนโดย US FDA มทงหมด

11 ชนด ประกอบดวยยา 3 กลม คอ

1. กลม Nucleoside analongues Reverse Transcriptase Inhibitors ไดแก AZT, ddC,

ddl, d4T และ 3TC เปนยาทสรางดวยการทดแทนหรอเปลยนแปลง Side chain ของ Nucleosides

(Thymidine, Adenosine และ Cytidine) การออกฤทธของยากลมนตองผานขบวนการ Phosphorylation

ภายในเซลลใหกลายเปน mono-, di-, และ triphosphate compound ในทสดจงจะออกฤทธได กลไก

การออกฤทธทสาคญ คอ การแยงจบกบ HIV-RT (Inhibitory competitor) และการหยดยงการเรยง

ตอของลาดบเบสของ DNA (Chain terminator) ในกรณทใชยากลมนเปนยาเดยวในการรกษา

(Monotherapy) จะสามารถลดจานวนเชอในพลาสมาลงไดเพยง 0.3-0.7 log10 หรอนอยกวา 10 เทา

ยกตวอยางเชน หากผปวยมเชอ 100,000 ตวตอลบ.ซม. การรกษาดวย Nucleoside RTI Monontherapy

(เชน AZT หรอ ddl) ณ ประสทธภาพสงสดของยา ผปวยรายนกยงคงมจานวนเชออยในระดบท

มากกวา 10,000 ตวตอลบ.ซมและประกอบกบปญหาการดอยาทจะเกดขนในทสด จงไมสามารถลด

อตราการเกดเอดสและอตราตายได

2. กลม Nonnucleoside Reverse Transcriptase Inhibitors ไดแก Nevirapine, และ

Efavirenz ยาในกลมนเปนยาทมโครงสรางและสตรทางเคมทแตกตางกน แตมฤทธแรง (Potent) ใน

การยบยงอยางจาเพาะตอ Reverse transcriptase (RT) ของ HIV-1 เทานน ไมมผลยบยงเอนไซม

ของ HIV-2 Hepatitis , Herpes vir และเอนไซมของสตวเลยงลกดวยนมแตอยางใด และกลไกการ

ออกฤทธแตกตางจากยาในกลม Nucleoside analogue RT inhibitors (NRTls) หลายประการ เชน

NNRTls เปน Active compounds ทออกฤทธไดเลย โดยไมตองผานขบ วนการ Phosphorylation

หรอ Metabolism อนใดอก การออกฤทธของ NNRTls เปนแบบ Noncompetitive คอไมมการแยง

จบแขงกบ Native nucleotides แตเปนการจบ HIV-1 RT ตรงบรเวณลางลงมา (Downsteam)

จาก Catalytic site ยาในกลม NNRTls นจะถก Metabolize เกอบทงสนทตบ ขอดของยาในกลม

NNRTls สวนใหญมฤทธยาวสามารถรบประทานเพยงวนละ 1-2 ครง ไดเปนการงาย (Favorable

adherence) แตขอเสยคอเกดการดอยารวดเรวมากโดยเฉพาะเมอใชเดยวๆ หรอรวมกบยาในสตรท

ออนหรอลมเหลวในการรกษามากอน แล ะเมอเกดเชอดอยาจะเกดการดอตอยาอนๆ ในกลมนดวย

16

ทงนเนองจากยาในกลมนมสตรโครงสรางทางเคมทแตกตางกนจรงแตตาแหนงทจบ (Binding pocket)

กบเอนไซม RT เปนตาแหนงเดยวกนหมดนนเอง ความนาสนใจของกลมนนอกจากจะใชเปนยาตวหนง

ในสตรยารวม 3 ชนด (Triple therapy) โดยเฉพาะในผปวยทยงไมมอาการมาก (Not advanced)

(เพอเกบ Protease inhibitors ไวใชทหลง) แลวยา NNRTls กลมน เชน Nevirapine และ DMP-226

ยาน อาจมประโยชนในสตรรกษาแบบระยะสน (Short course) ในการปองกนการตดเชอ HIV จาก

แมไปสลกไดซงตองรอผลการศกษาทกาลงดาเนนในตางประเทศตอไป

3. กลม HIV-1 Protease Inhibitors : ตวยบยงเอนไซม protease ของไวรส ไดแก Saquinavir

(Hard capsule, Soft gel capsule), Indinavir, Ritonavir และ Nelfinavir HIV-1 protease Inhibitors เปน

Enzyme ของเชอ HIV- 1 ซงประกอบดวยโปรตน 2 สายทเหมอนกน (Symmetrical isomer )

ประกอบดวยกรดอะมโน (Amino acids) 99 ตว มหนาทสาคญเกยวกบการตดยอย Gag-pol

polypeptide precursor เพอทาให Immature HIV- 1 กลายเปน Mature infectious ภายหลงกา ร

ประกอบรปรางไวรสแลว หลายปทผานมาจงมการพยายามคดคนยาเพอยบยงการแบงตวของเชอ

HIV โดยออกฤทธยบยง HIV-1 protease เรยกยากลมนวา Protease inhibitors ทงโดยอาศยความร

เกยวกบโครงสราง 3 มต (3-dimensional structure) ของ HIV-1 protease และการออกแบบโครงสราง

inhibitor ดวยโปรแกรมคอมพวเตอร (Computer modeling) ทาใหมยา Protease inhibitors เกดขน

หลายตว อยางไรกตามยารนแรกๆ สวนใหญเปน Peptide-based compounds ทาใหมปญหาเรอง

การดดซม (Oral absorption), Rapid biliary clearance, poor stability และคาใชจายสงในการผลต

ปจจบนยา Protease inhibitors รนท 2 (Second-generation) จะเนนโครงสรางเปน Partially peptidic

หรอ Nonpeptidic ทงนเพอเพมการดดซม (Bioavailability) นนเอง (กรมควบคมโรค กระทรวง

สาธารณสข. 2551: ออนไลน)

3. การออกแบบตวยาหรอตวยบยงโรคเอดส

3.1 การออกแบบและพฒนายา

การออกแบบและการพฒนายาตวใหมๆ ขนมาเปนกระบวนการทใชเวลานานและ

ใชเงนทนสงมาก เพราะยาชนดใหมนอกจากตองไมมผลขางเคยงหรอมผลขางเคยงนอยทสดแลว

ยงตองออกฤทธ ในการรกษาโรคไดดขนดวย กระบวนการพฒนาจะเกยวของกบขนตอนของ

การสงเคราะหสารจานวนมาก และการทดสอบในหลอดแกวเพอประเมนฤทธทางชวภาพกอน

ถาไดผลจงจะทาการทดสอบในสตวทดลองตอไป และตองทาการทดสอบหาความเปนพษและ

ผลขางเคยง นอกจากน ยงตองทาการศกษาในมนษยอยางละเอยด กอนทจะนาออกสตลาดได

กระบวนการทงหมดนใชเวลาโดยเฉลยประมาณ 10-12 ป และใชเงนทนมากกวา 200 ลานดอลลาร

ตอการไดยาทใชรกษาโรคได 1 ตว (ศรรตน กกผล. 2551)

17

ในปจจบนเทคโนโลยทางคอมพวเตอรมความกาว หนามากประกอบกบประสทธภาพ

ของคอมพวเตอรทสงขนเรอยๆ ในขณะทราคาคอมพวเตอรลดลงไปอยางตอเนอง จงทาใหนกวทยาศาสตร

นาเอาความรทางเคมเขามาชวยในการออกแบบยาโดยอาศยเทคโนโลยทางคอมพวเตอรเปนเครองมอ

ดวยวธการนสามารถชวยลดจานวนยาทตองสง เคราะหใหนอยลงทาใหประหยดเวลาและเงนทนได

อยางมากรวมทงไมสนเปลองสตวทดลองอกดวย ในการนาเคมคอมพวเตอรมาใชออกแบบยานน

เคมคอมพวเตอรจดวาเปนเรองใหมพอสมควร เปนการศกษาในระดบทเลกมาก คอ ระดบโมเลกล

เชน ในการออกแบบยารกษาโรค โดยตองเขาใจถงโครงสรางของโมเลกลเอนไซมกอน จงจะสามารถ

ออกแบบยาใหไปยดจบกบเอนไซม เพอไมใหสามารถทางานได โดยจะนาคอมพวเตอรเขามาใชใน

การสรางโครงสรางสามมตของเอนไซมและยาทออกแบบ (สพจน หารหนองบว. 2546)

3.1.1 การยบยงการทางานของเอนไซม Reverse transciptase ของ HIV -1

ยาทาหนาทเปนตวยบยง โดยการทางานทวไปเปนไปไดสองแนวทาง คอ

โมเลกลยาเขาไปอยบรเวณเรง และกนไมใหสายเปปไทดหรอโมเลกลสบสเตรตเขาไปในบรเวณนนได

หรอโมเลกลยาไปฝงตวอยทบรเวณอนแลวไปมผลกระทบตอโครงสรางบรเวณเรงทาใหโครงสรางผด

ไปจากเดม จนเอนไซมไมสามารถเปลยน สบสเตรตเปนผลตภณฑและสามารถหยดยงการทางาน

ของเอนไซมของเชอไวรสได อยางไรกตามการทจะหาโมเลกลทมความจาเพาะสงมากๆ ทจะเขาไป

ยดบรเวณเรงหรอบรเวณยดจบไดนน จาเปนตองเขาใจสมบตพ นฐานของเอนไซม ทงนโมเลกลยา

ทจะสามารถทาหนาทไดนน อยางนอยควรมสมบตพนฐาน คอ ขนาดและโครงสรางของโมเลกล

พอเหมาะ บรเวณเรงหรอบรเวณยดจบซงมลกษณะเปนชองวางเสมอนเขาไปในถาซงมซอกหรอ

โพรงทงดานทเปนผนงถา พน และเพดานของถา โมเลกลจะตองมขนาดทสามารถผานปากถาเขา

ไปได เขาไปแลวตองวางตวหรอสอดบางสวนของโมเลกลตามซอกหรอโพรงตามผนง พน หรอบน

เพดานถาใหได นอกจากนถายดไดแลวจะตองยดไดแนนกวา สบสเตรต จงจะสามารถปองกนไมให

สบสเตรตสามารถเขาไปเกดปฏกรยาได

จากขอมลทกลาวมาพอจะสรปไดวาการออกแบบหรอการคนหายากคอ การสราง

หรอการคนหาโมเลกลทมขนาด โครงสราง และมความเปนขวทเหมาะสม ทสามารถเคลอนทเขาไป

ยดเกาะทบรเวณยดแลวทาใหโครงสรางหรอสมบตอนๆ ของเอนไซมเปลยนแปลงจนทาใหบรเวณ

เรงของเอนไซมทางานไมได ดงนนขอมลเบองตนทจาเปนตองทราบ มดงน

3.1.1.1 จานวนและการเรยงตวของกรดอะมโนสาหรบเอนไซมเปาหมาย

กอนจะเรมขนตอนของการคนหาและออกแบบยา ขอมลเบองตนท

จาเปนตองทราบคอ เอนไซมเปาหมายทมสวนเกยวของกบวงจรชวตของเชอไวรสนนๆ ประกอบดวย

เอนไซมอะไรบาง เชน วงจรชวตของเชอไวรสเอดส จะเกยวของกบเอนไซม 3 ชนด ไดแก รเวอรส

ทรานสครปเตส อนทเกรส และโปรตเอส ซงเอนไซมทงสามชนดทาหนาทตางกน จากนนจงกาหนด

เปาหมายวาจะออกแบบและคน หายาทจะไปตดวงจรชวตของเชอไวรสในขนตอนใด ขนตอนตอไป

คอ การคนหาขอมลวาเอนไซมทใชเปนเปาหมายนนประกอบดวยลาดบกรดอะมโนและเรยงตวกน

18

อยางไร มโครงสรางสามมตหรอไม ขอมลดงกลาวสามารถศกษาไดจากฐานขอมล Protein Data Bank

จาก www.rcsb.org หรอฐานขอมล Gen Bank ใน www.ncbi.nlm.nih.gov เปนตน ซงสามารถเขา

ไปคดลอกมาใชไดโดยไมเสยคาใชจาย

3.1.1.2 โครงสรางสามมตของเอนไซม (Three dimensional structure) โครงสรางสามมตทมอยในฐานขอมล Protein Data Bank ในปจจบน

สวนใหญไดจากเทคนคการเลยวเบนรงสเอกซ (X-ray diffraction) ของโครงผลกเดยวของเอนไซม

ความยงยากของการหาโครงสรางสามมตอยทการเตรยมผลกเพอใหไดผลกเดยว (Single crystal)

ทเหมาะสม นอกจากนในฐานขอมลยงมโครงสรางสามมตทไดจากเทคนคนวเคลยรแมกเนตกซ

เรโซแนนซ เทคนคทางสเปกโตรสโคปอนๆ รวมทงการจาลองทไดจากวธทางทฤษฎ สวนในกรณท

ไมมโครงสรางสามมตตามทตองการ จาเปนตองทานายโครงสรางสามมตขอ งเอนไซม ในปจจบน

เทคนคทนยมในการใชทานายโครงสรางสามมตของโปรตน ไดแก เทคนคโฮโมโลย โมเดลลง

(Homology modeling) หรอ คอมพาราทฟ โมเดลลง (Comparative modeling) เปนตน จาก

โครงสรางสามมต สามารถใชโปรแกรมคอมพวเตอรเพอวเคราะหหาขนาดและรปรางข องโพรงทง

บรเวณเรง บรเวณยดเกาะ และโพรงตามสวนตางๆ ทงภายในและโดยรอบโมเลกลเอนไซมได

3.1.1.3 สมบตของพลวตของหนวยอะมโนในสายเอนไซม ขอมลดานโครงสรางสามมตทไดจากโครงสรางผลกจะเหมอนภาพนง

ซงจะคลาดเคลอนไปจากสภาพในรางกาย ซงอยในสารละลาย ดงนนวธการทนยมใชเพอปรบใหได

โครงสรางทใกลเคยงกบสภาพจรงใหมากทสด คอ การศกษาทางทฤษฎโดยวธโมเลควลารไดนามกส

ซงสามารถจาลองโดยรวมอทธพลของตวทาละลายเขาไป ผลกคอจะไดโครงสรางสามมตทมสมบต

ทางพลวต (Dynamic property) ซงสามารถบอกขอมลการเคลอนไหวและการยดหยนในระดบ

อะตอมไปจนถงแสดงความยดหยนระดบหนวยอะมโนแตละหนวย ซงจะชวยใหเขาใจการทางาน

ของเอนไซมในระดบโมเลกลและชวยในการออกแบบโมเลกลของยาอกดวย ขอมลขางตนจะนาไป

สรางเปนแมแบบเพอนาไปใช ในการออกแบบยาใหมหรอคนหายาจา กฐานขอมลหรอจากสาร

ผลตภณฑธรรมชาตททราบโครงสรางสามมตแลว

3.1.2 การออกแบโมเลกลยา

การออกแบบโมเลกลยาเปนการออกแบบและสรางโมเลกลยาขนใหม ซงเปน

การพฒนาโครงสรางจากตวยบยงทมอยเดมใหมประสทธภาพมากยงขน หรอเปนการคนหาตวยบยง

จากฐานขอมลทมอยแลว ซงถาเปนการออกแบบและสรางโมเลกลยาขนใหมจะอาศยโครงสรางสามมต

และลกษณะของ โพรงตางๆ ในโครงสรางเอนไซม ดงนนโมเลกลยาทออกแบบและสรางขนจะตอง

สามารถบรรจลงไปในแมแบบนนไดพอด และมหมฟงกชน (Functional group) ทสามารถเกดอนตร

กรยากบกรดอะมโนในบรเวณผนงดานในของแมแบบไดพอเหมาะ ซงการออกแบบเพอหาโมเลกล

ยาทมขนาดพอเหมาะและ เกดอนตรกรยา ไดด ตองอาศยวธการทางเคม ควอนตม เชน วธการ

กลศาสตรควอนตม (Quantum mechanics) วธการทางโมเลควลารไดนามกส (Molecular dynamics)

หรอวธการทางโมเลควลารดอกกง (Molecular docking) เปนตน

19

การคนหายาจากฐานขอมลทมอยแลวหรอจาก โมเลกลหรอสารเคมทไดจาก

ผลตภณฑธรรมชาต โดยทวไปจะใชระเบยบวธโมเลควลารดอกกง ซงเสมอนการนายาหรอโมเลกล

ใดๆ ททราบโครงสรางสามมตแลวมาหาความเปนไปไดในการเคลอนทเขาไปยดเกาะในโพรง

บรเวณเรง หรอในโพรงบรเวณยดเกาะของเอนไซม ซงหากเหนวาสารทนามาทดสอบนนม

โครงสรางเหมาะสมกบแมแบบ กสามารถตงขอสมมตฐานไดวานาจะม กมมนตภาพทดและสามารถ

นาไปทดสอบดวยระเบยบวธโมเลควลารไดนามกสทมความถกตองมากขน

การออกแบบยาใหมหรอการคนหายาจากฐานขอมลทมอยแลว เปนขนตอน

เรมตนของกระบวนการผลตภณฑทใชในอตสาหกรรมยาทวๆ ไป ขนตอนนเปนขนตอนทมความสาคญมาก

ในการกาหนดทศทาง หรอการลดขอบเขตของการคนหาบนพนฐานของทฤษฎทมอยในปจจบน

ซงลดขอบเขตของการคนหายาลงไดมหาศาล แทนทจะตองสงเคราะหยาขนใหมโดยการสมแบบ

ไมมทศทาง อยางไรกตามหลงจากการออกแบบหรอการคนหาในคอมพวเตอรแลวยงจะตองผาน

กระบวนการสงเคราะห ทดสอบการออกฤทธ ทดสอบผลขางเคยง และทดสอบการใชงานจรงอก

หลายขนตอน (สพจน หารหนองบว; และคนอนๆ. 2546: 140-142)

จากการศกษาขอมลพบวาตวยบยงทใชในการรกษาผปวยโรคเอดสในกลมแรก

คอ ตวยบยงกลมนวคลโอไซด เชน เอแซดท ด ดไอ และ ดดซ มผลขางเคยงตอผปวยสง ดงนนการ

พฒนายารกษาโรคเอดสจงสนใจกลมนอนนวคลโอโซด เพราะวาตวยบยงในกลมนจะมคณสมบต

จาเพาะในการยบยงเซลลทเปนเชอโรคเทานน โดยไมทาลายเซลลทดของรางกาย และมการใชยา

ในปรมาณตากวาในกล มแรก ดงนนจงมผลขางเคยงตอคนไขนอยกวา (สภา หารหนองบว . ม.ป.ป:

ออนไลน) แตปญหาทเกดขนหลงจากการใชยากลมนระยะหนงพบวา เชอไวรสเอดสจะเกดการกลาย

พนธ ซงจะทาใหประสทธภาพในการยบยงเอนไซมของตวยบยงในกลมนมประสทธภาพลดลง

ดงนน ทาใหผวจยสนใจทจะทาการศกษาวจยเกยวกบโครงสรางและอนตรกรยา

ระหวางตวยบยงโรคเอดส TMC 278 กบบรเวณการจบของเอนไซมการถายแบบ HIV -1 ทไมมการ

กลายพนธ ซง TMC 278 เปนตวยบยงทมกมมนตภาพสง ครงชวตยาวนานชวยลดผลขางเคย ง

ไดมากขนเมอเปรยบเทยบกบตวยบยงในกลม NNRTIs เชน เอฟาไวเรนซ และทนาสนใจ คอ TMC

278 ไมเหนยวนาใหไวรสเปลยนจโนไทปหรอฟโนไทป (0Drugs of the Future

: Rilpivirine. 2550:

Online); ซงคาดวาจะสามารถนามาใช และสามารถแกปญหาการใชตวยบย งกบเอนไซมทเกดการ

กลายพนธได

20

4. ระเบยบวธการคานวณทางเคมควอนตมหรอเคมคอมพวเตอร

เคม (Chemistry) มรากศพทมาจากภาษากรก ทวา “Khemeia” ซงถกดดแปลงมาจากคา

วา “Khumos” โดยมความหมายวา “Juice of plant” สาหรบพจนานกรม Webster’s New World

Dictionary ไดใหความหมายของคา “Chemistry” ไวดงน “The science in which substances are

examined to find out what they are made of, how they act under different conditions, and

how they are combined or separated to/from other substances” หรอถาแปล เปนไทย กคอ

ศาสตรทศกษาเกยวกบสสาร วาสสารนนๆ ทามาจากอะไร สามารถทาปฏกรยากบสารอนๆ ไดอยางไร

สามารถรวมหรอแยกสารนนๆ กบหรอจากสารอนๆ ไดอยางไร ในปจจบนไดนาเคมมาเชอมโยงกบ

สาขาคอมพวเตอร เกดเปนศาสตรใหม ทเรยกวาเปนเคมคอมพวเ ตอร (อทตยา ศรภญญานนท ;

และศวพร มจ. 2546: ออนไลน)

เคมคอมพวเตอร จงเปนศาสตรใหมทเพงจะถกนามาใชในการวจยอยางจรงจงเมอประมาณ

15 ปทผานมา ทงทในความเปนจรงแลว ศาสตรทเปนพนฐานของวชาทางดานเคมคอมพวเตอรคอ

ทฤษฎกลศาสตรควอนตม (Quantum mechanics) และกลศาสตรเชงสถต (Statistical mechanics)

เปนทฤษฎเกาทมความสมบรณในตวเองมาหลายทศวรรษ ทเปนเชนนเพราะ ทฤษฎทางคณตศาสตร

ดงกลาวมความยงยากและซบซอนมาก แมกระทงคอมพวเตอรทมประสทธภาพสงในปจจบนกยง

ไมสามาร ถประมวลผลใหครบถวนตามหลกทฤษฎได ดงนน ความกาวหนาและคณภาพของงาน

ทางดานเคมคอมพวเตอรจงถกาหนดและกาวไปพรอมๆ กบการพฒนาเทคโนโลยทางดาน

คอมพวเตอร (สพจน หารหนองบว. ม.ป.ป.: ออนไลน) ดงนนเคมคอมพวเตอร จงเปนทางเลอกใหม

ของการพฒนาวจย รวมถงการออกแบบและทานายโครงสรางของสารเคมหรอวสดชนสงและสมบต

เฉพาะตว (อทตยา ศรภญญานนท ; และศวพร มจ . 2546: ออนไลน) กลมนกวจยเคมคอมพวเตอร

จงนาความรทางเคมคอมพวเตอรมาศกษาถงเอนไซมของเชอไวรสทกอใหเกดโรคตางๆ ใหเขาใจ

โครงสรางโมเลกลเพอนามาใชในการออกแบบยา (สพจน หารหนองบว. 2546: ออนไลน)

ระเบยบวธทใชในงานทางดานเคมคอมพวเตอร ดงภาพประกอบ 4 แบงไดเปน 3 กลม คอ

วธการทางเคมควอนตม (Quantum chemistry) วธกลศาสตรโมเลกล (Molecular mechanics) และ

วธการทางคอมพวเ ตอร ซมเลชน (Computer simulation) ซงวธการแรกนน จะใหผลการคานวณท

มความแมนยาสงแตมความซบซอนมากสามารถปฏบตไดจรง (เพราะขดจากดของคอมพวเตอรยค

ปจจบน ) กบเฉพาะระบบทประกอบดวยโมเลกลขนาดเลกจานวนประมาณไมกสบโมเลกลเทานน

สาหรบวธ การคอมพวเตอรซมเลชนนน วธทรจกทวไป ตวอยางเชน วธโมเลควลารไดนามกส

(Molecular dynamics) สามารถใชศกษาหาระบบขนาดใหญทประกอบดวยหลายหมนหรอหลาย

แสนอะตอม สามารถปรบความเขมขน ความดนและอณหภม หรอสมบตใดๆ ใหสอดคลองกบการ

ทดลองได แตขอจากดคอการคานวณแรงกระทาระหวางโมเลกล ซงงานวจยทเกยวของกบโมเลกล

ขนาดใหญเกอบทงหมดในปจจบนตองพฒนาฟงกชนศกย (Potential function) ขนโดยใชระเบยบ

วธทางกลศาสตรโมเลกลแทบทงสน ซงเปนททราบทวไปวาเปนวธทมความคลาดเคลอนสงมาก

21

ภาพประกอบ 3 ผงแสดงระเบยบวธใชในงานดานเคมคอมพวเตอร

4.1 การพฒนาระเบยบวธทใชในการศกษาวจย (Methodological development)

ดงทกลาวมาแลวขางตน หนงในปญหาสาคญของการศกษาว จยทางดานเคม

คอมพวเตอร คอ ขอจากดของคอมพวเตอรทงในเรองของความเรว ขนาดของหนวยความจา และ

ขนาดของพนททใชในการเกบขอมล ดงนนงานวจยสาคญสวนหนงจงมงไปทการพฒนาหรอ

ดดแปลงระเบยบวธวจยซงตงอยบนเงอนไขวา จะตองใหผลการศกษาท มความถกตองมากขนหรอ

ลดระยะเวลาทใชในการศกษาใหสนลง การศกษาในระยะทผานมา มงเนนในการเพมความถกตอง

ของการคานวณดวยระเบยบวธโมเลควลารไดนามกส ดงนน พฒนาสมการแทนแรงกระทาระหวาง

โมเลกลจากการคานวณทางเคมควอนตม : เพอเพมความถกตองให กบการวจยโดยวธโมเลควลาร

ไดนามกส ซงงานทตพมพในปจจบนสวนใหญยงคงคานวณแรงกระทาระหวางโมเลกล โดยอาศย

พลงงานจากระเบยบวธกลศาสตรโมเลกล การวจยนจงมงแกไขขอผดพลาดดงกลาว โดยการ

คานวณแรงกระทาจานวนหลายรอยคาดวยวธการทางเคมควอนตมท มความถกตองสง และนาไป

ฟตเขากบสมการทางคณตศาสตรทเรยกวา ฟงกชนศกย เพอนาไปใชในการศกษาโดยวธโมเลควลาร

ไดนามกส

4.2 การออกแบบโมเลกลยาและการคนหายาดวยวธการเคมคอมพวเตอร

การออกแบบและการคนหายาดวยวธการทางเคมคอมพวเตอรเปนวธทใชอยท วไป

ในอตสาหกรรมยา โดยอาศยขอมลจาเปนพนฐาน คอ โครงสรางสามมตของเอนไซมทเลอกเปน

เปาหมาย ซงจะตองนามาใชในการเปนแมแบบ จากนนจงออกแบบหรอคนหาโมเลกลทมขนาด

โครงสรางและมความเปนขวทเหมาะสมทสามารถเคลอนทเขาไปยดเกาะทบรเวณเรง (Catalytic site)

เพอแทนทสบสเตรต หรออาจจะไปเกาะทบรเวณยดเหนยว (Binding site) แลวทาใหโครงสรางหรอ

สมบตอนๆ ของเอนไซมเปลยนแปลงไปจนทาใหบรเวณเรงของเอนไซมทางานไมได (สพจน หารหนองบว.

ม.ป.ป.: ออนไลน) ซงจะสงผลทาใหวงจรการขยายพนธ การเจรญเตบโตหรอการแพรขยายของเชอ

เคมคอมพวเตอร

คอมพวเตอรซมเลชน

ฟงกชนศกย

เคมควอนตม กลศาสตรโมเลกล

22

โรคเอดสหยดไป จากแนวคดดงกลาวผวจยจงสนใจจะศกษาถงโครงสรางและอนตรกรยาทเกดขนใน

บรเวณการจบ เพอนาขอมลทจาเปนพนฐานมาใชในการอธบายการทางานของตวยบยงทศกษาและ

เปนแนวทางในการออกแบบตวยบยงตวใหมหรอพฒนาตวยบยงทมอยเดมใหมประสทธภาพทดข น

กวาเดม

ปจจบนไดมการศกษากลไกในการยบยงเอนไซมการถายแบบ HIV-1 บนพนฐาน

ทางเคมคอมพวเตอรและการออกแบบโมเลกลดวยตวยบยงเอนไซม ดงนนผวจยจงมความสนใจทจะ

ใชระเบยบวธการคานวณทางเคมควอนตมหรอเคมคอมพวเตอรมาเปนแนวทางในการศกษาเกยวกบ

โครงสรางและอนตรกรยาระหวางตวยบยงโรคเอดส TMC 278 กบบรเวณการจบของเอนไซมการ

ถายแบบ HIV-1

4. งานวจยทเกยวของ

มอรแดนท และคนอน ๆ(Mordant C.; et al. 2006: 567-579) ทาการสงเคราะหไดเอรลไพรมดน

(Diarylpyrimidines: DAPY) ซงเปนอนพนธของตวยบยง TMC 278 เพอศกษาผลของการยบยง

เอนไซมการถายแบบ HIV-1 ชนดทมการกลายพนธและไมมการกลายพนธ ไดเอรลไพรมดน

ถกสงเคราะหขนโดยการเปลยนตาแหนง ท 2 และตาแหนงท 6 ของวงแหวนเบนซนในโครงสราง

ตวยบยง TMC 278 พบวามฤทธการยบยงเอนไซมการถายแบบ HIV-1 ทงชนดทมการกลายพนธ

และไมมการกลายพนธ

มะยโซะ กโน (Kuno M. 2006: บทคดยอ) ศกษาการกระจายพลงงานอนตรกรยาระหวาง

ตวยบยงเนวราพนในบรเวณโพรงการจบของเอนไซมการถายแบบ HIV-1 ดวยระเบยบวธทางเคม

ควอนตม ซงไดแบงการศกษาออกเปนสองสวน คอ การศกษาอนตรกรยาแบบ H? โดยใชโมเลกล

ของแอลกอฮอลลกบเอธลนในการศกษา ดวยระเบยบวธ MP2 เพอศกษาลกษณะเฉพาะของอนตร

กรยาแบบ H? ซงเกดขนระหวางตวยบยงกบเอนไซมหลายชนด สวนทสองเปนการศกษาอนตร

กรยาระหวางตวยบยงเนวราฟนกบบรเวณโพรงการจบของเอนไซมการถายแบบ HIV-1 ดวย

ระเบยบวธ ONIOM แลวทาการปรบพลงงานใหถกตองดวย ONOM-BSSE และไดประยกตใชใน

การศกษาอนตรกร ยาแบบ H? ดวย จากการศกษาอนตรกรยาทเกดขนระหวางแอลกอฮอลลกบ

เอธลนพบวาอนตรกรยาแบบ H? ทเกดขนมอนตรกรยาประมาณ -2.12 ถง -2.23 กโลแคลอรตอโมล

สวนการศกษาในสวนทสองพบวาอนตรกรยาทเกดขนระหวางวงไพรดนของเนวราพนกบไทโรซนจาก

การศกษาสามารถสรปไดวาอนตรกรยาทเกดขนแบบ H? มความสาคญมากเนองจากอนตรกรยา

แบบนเกดขนและพบเหนไดระหวางตวยบยงหลายชนด

ศรวบ และคนอน ๆ(Srivub P.; et al. 2005: 609-616) ศกษาเชงทฤษฎของคาพลงงานการจบ

ระหวางตวยบยงเอฟาไวเรนซกบเอนไซมการถายแบบ HIV-1 แบบปกต และแบบกลายพนธทตาแหนง

Y181C โดยใชระเบยบวธคานวณ ONIOM2 และ ONIOM3 ซงบรเวณโพรงการจบประกอบดวย

กรดอะมโนจานวน 22 กรดอะมโนซงอยในรศม 7 องสตรอม นอกจากระเบยบวธการคานวณ ONIOM

23

แลวยงใชระเบยบวธ MP2/6-31G (d) B3LYP/6-31G (d) HF/6-31G (d) และ PM3 จากการคานวณ

แสดงคาพลงงานการจบของเอนไซมการถายแบบ HIV-1 แบบปกต และแบบกลายพนธทตาแหนง

Y181C แตกตางกนไมนอยกวา 2 kcal/mol นอกจากนนคานวณพลงงานอนตรกรยาระหวางตวยบยง

เอฟาไวเรนซกบกรดอะมโนแตละชนดท บรเวณโพรงการจบดวยระเบยบวธ MP2/6-31G (d) และ

B3LYP/6-31G (d)

แสนอน , กโน และหารหนองบว (Saen-oon S.; Kuno M.; & Hannongbua S. 2005:

859-869) ศกษาเปรยบเทยบคาพลงงานการจบบรเวณโพร งการจบระหวางตวยบยง 8-Cl TIBO

กบเอนไซมการถายแบบ HIV-1 แบบไมกลายพนธ (Wild type) และแบบกลายพนธทตาแหนง

Y181C โดยใชระเบยบวธการคานวณ ONIOM ซงเอนไซมการถายแบบทงสองชนด ประกอบดวย

กรดอะมโนเรซดวซ 20 กรดอะมโน ซงอย ในรศม 15 องสตรอม ระเบยบวธการคานวณ ONIOM2

(Two layered ONIOM) และ ONIOM3 (Three layered ONIOM) รวมถงมการใชระเบยบวธคานวณ

MP2/6-31G (d) B3LYP/6-31G (d,p) และ PM3 รวมดวย พบวาคาทตาแหนงการกลายพนธ Y181C

สญเสยคาสมพรรคภาพการจบและเสถยรภาพของต วยบยง 8-Cl TIBO ประมาณ 8-9 kcal/mol ซง

แตกตางจากการคานวณดวยวธ MO:MO (Molecular Orbital Molecular Methods)

เมดนา-แฟรงโก และคนอน ๆ(Medina-franco.; et al. 2004: 6085-6095) ศกษาอทธพลของ

อนพนธของไพรดโนน (Pyridinone derivatives) ในตวยบยงกลมนอนนวคลโอไซ ดตอเอนไซมการ

ถายแบบ HIV-1 โดยวธคานวณทางโมเลคลาร ด อกกง (Molecular docking) แบบเฟลกซเบล

ดอกกง (Flexible docking) พบวาเมอทาการดอกกงอนพนธของไพรดโนนในตวยบยงกลมนอนนวคลโอไซต

โครงสรางและการจบภายในโพรงการจบของเอนไซมการถายแบบไมเปลยนแปลงนอกจากน

อนพนธของไพรดโนนยงแสดงลกษณะ ไฮโดรโฟบก ซงเปนลกษณะทดตอฤทธการยบยงเอนไซม

การถายแบบ HIV-1 อกดวย

กโน, หารหนองบว และโมโรคมา (Kuno M.; Hannongbua S.; & MoroKuma K. 2003:

456-463) ศกษาอนตรกรยาระหวางตวยบยงเนวราพนกบบรเวณการจบของเอนไซมการถายแบบ

HIV-1 พบวาโค รงสรางของตวยบยงเนวราพนตรงตาแหนงวงแหวนไพรดน เกดการซอนทบกบ

ตาแหนงเมทลฟนอลของ Tyr181 คานวณพลงงานอนตรกรยาเทากบ 8.8 kcal/mol ดวยระเบยบวธ

MP2/6-31+G (d) หลงจากนนทาการปรบโครงสรางของตวยบยงเนวราพนและ Tyr181ภายใน

บรเวณโพรงการจบข องเอนไซมการถายแบบ HIV-1 ใหเสถยรทสด ดวยระเบยบวธการคานวณ

ONIOM3 (MP2/6-31G (d):HF/3-21G:PM3) ใหโครงสรางเชงซอนทมพนธะไฮโดรเจนอยางออน

แตไมมการซอนทบกนของโครงสรางดงกลาว คาพลงงานการจบมคา 8.9 kcal/mol ซงเปนคาพลงงาน

จากอนตรกร ยาระหวางตวยบยงเนวราพนกบกรดอะมโนตวอนๆ มากกวาอนตรกรยาเฉพาะกบ

Tyr181 เทานน

24

สภา หารหนองบว (Hannongbua S.2003: บทคดยอ ) การศกษากลไกในการยบยง

เอนไซมการถายแบบ HIV-1 บนพนฐานของเคมคอมพวเตอร และการออกแบบโมเลกลดวยตว

ยบยงโดยโครงสรางเอนไซมผลการศกษาทาใหมความเขาใจถงโครงสรางของโมเลกลตวยบยงทม

ความยดหยนสง โดยศกษาในกลมของทโบซงพบวาความยดหยนของโมเลกลมผลตอการเปลยน

โครงสราง และฟงกชนของเอนไซมในขณะทมการจบ ผลการศกษาโครงสรางคอนฟอรเมชน โดย

พนผวพลงงานศกยสามารถอธบายกลไกทแตกตางกนของตวยบยง 8-Cl และ 9-Cl TIBO ทมตอ

กมมนตภาพในการยบยงเอนไซมดวย นอกจากนแลว ไดทาการคานวณโดยวธออนเนยมเพอศกษา

อนตรกรยาทมความจาเพาะของเนวราพนกบโพรงการจบของเอนไซม และสามารถอธบายอนตร

กรยาทมความสาคญระหวางตวยบยงกบเรซดวซภายในโพรงการจบของเอนไซม โครงการวจยนยง

ไดศกษาความสมพนธระหวางโครงสรางกบกมมนตภาพในการยบยงโดยวธ HQSAR ของสารยบยง

และอนพนธคอ TIBO จานวน 70 โมเลกล HEPT จานวน 101 โมเลกล และ Dipyridodiazepinone

จานวน 125 โมเลกล ผลการศกษาแสดงใหเหนวาวธ HQSAR สามารถใหผลการทานายกมมน ต

ภาพของตวยบยงทดเมอเทยบกบวธ 2D-QSAR

โครเมอร (G Kroemer. 2004: บทคดยอ)ไดทาการศกษา สวนประกอบของการเจรญเตบโต

ภายในกระดก (Cytoskeltal) มบทบาทในภมคมกนบกพรองของมนษยทตดเชอไวรส HIV-1 โมเลกล

ทมหลากกลายเปนระบบของ Microfilament รวมทง Actin filament และ actin ทมอยในโปรตน

เชนเดยวกนกบ Microtubules ซงมบทบาททสาคญในการควบคมทงเซลลทมชวตและเซลลทตายแลว

การาบารงรกษารปรางของเซล ความแตกตางของเซลลและการเคลอนไหวของโมเลกลของเซลล

เชนเดยวกนกบ Cytoplasmic ทมการเคลอนไหวของโมเลกลทกาหนดอนาคตของเซลล รวมทง

Apoptosis เปนความจรงทไดชแจงโดยสวนประกอบของ Cytoskeltal การตดเชอ HIV และการผลต

อนภาคเลกของเชอไวรส ดเหมอนวาจะไดรบการควบคมโดย Cytoskeltal ดวยยงไปกวานน มความ

เชอมโยงกบความลอมเหลวของ apoptosis ซงไดรบการควบคมโดยองคประกอบเครอขายของ actin

ตามเปนจรงแลวโปรตน HIV CD95/Fas-mediatก กบ apoptosis ระบบ microfilament ดเหมอนท

จะเปนรปแบบของผควบคมดแล Cytoplasmic ของอนภาคไวรส เซลลทเปนเจาของและผนาเสนอ

อนาคตของเซลล

เพรท (Pratt. 2010: บทคดยอ) ไดทาการศกษาคนชราจานวนหนงทมภมคมกนบกพรอง

จากเชอไวรส (HIV) ในประเทศสหราชอาณาจกร (องกฤษ) เพมขน คนชรามความเสยงในการไดร บ

การตดเชอ HIVดวยเหตผลทหลากหลายสงนไดเชอมโยงกบการรกษาเชอ HIVทมประสทธผลซง

ความสาคญมาเปนระยะเวลานานกบการวนจฉยและความสาคญของการทาในระยะตนๆ ขอแนะนา

แนวทางสาหรบการทดสอบ HIV และการบาบดททนสมยของการตอตานไวรสรวมทงยาทมปฎสมพนธ

และมผลขางเคยง

25

ราช (Rauch. 2008: บทคดยอ) ไดทาศกษาการเปลยนแปลงการเปนผรบของ T-cell บงบอก

สญญาณโดยมนษยทขาดภมคมกนบกพรอง โดยชนดของไวรสแบบท 1 (HIV-1) Nef ไดเขามา

เกยวของในการเชอมโยงกนสวนหนงของประชากรทกระฉบกระเฉง ของ p21 ทกระตน kinase 2

(PAK2) Dynamic signalosome ทเขามารวมตวกนในสารทไมละลายของ detergent membrane

micromembrane Nef-PAK2 ทมความซบซอนบรรจ GT pases Rac และ CDC 42 เชนเดยวกบ

องคประกอบของการจดเตรยม quaninne nucleotide ทมการแลกเปลยนองคประกอบ (GEF) การ

กระทาสาหรบ RAC/Cdc 42 อยางไรกตาม ลกษณะเฉพาะของ GEF นยงคงเปนสงทขดแยงกนมาก

การศกษากอนหนานไดมการแนะนาเกยวกบการเชอมโยงของ Nef พรอมทงอยางนอยทสดของ

GEF ทเปนอสระ 3 อยาง,Vav,DOCK 2/ELMO 1, และ βPix ในทนเราไดใชแนวทกวางของวธการ

ตาง ๆ ทจะอางถง GEF ทไดเขาไปเกยวของในรปแบบของการมปฏสมพนธของ Nef กบ PAK 2

องคประกอบทางชวเคมทเปนเศษสวน ทเปดเผยวา Nef ไดรบเอา Vav 1 เขามา แตไมใช DOCK 2

/ ELMO 1, และ βPix ไปท membrane microdomains transient RNAi ถกทาลายลง การวเคราะห

แนวของเซลลทมความบกพรองสาหรบการแสดงออกของ Vav 1 และ DOCK 2 เชนเดยวกนกบการ

ใชของ βPix ทเปนความเชอมโยงกบการกระทาของ PAK2 Nef –mediated microdomain ทรบเขา

มาใหมของ Vav 1 เกดขนอยางเปนอสระ ของ Src homology 3 domain ทเชอมโยงกบ Pxxp motif

ซงไดเปนทรจกทจะเชอมโยงกบ Nef ไปสระบบข องเซลลจานวนมากทเปนกระบวนการ แทนทจะ

เปนอยางนน ไดมการบรรยายเกยวกบปฏกรยาพนผวของโปรตนทลอมรอบทอยของ Nef F195

เมอไมนานมานวาไดถกจาแนกเปนสงสาคญสาหรบ Nef-mediated raft ทไดรบเขามาใหมของ Vav 1

ผลลพธของการจาแนก Vav 1 ในระดบทเปนสวนประกอบของ Nef-PAK 2 ทเปนเครองบอกและ

จดเตรยมพนฐานของโมเลกลสาหรบบทบาทของ F 195 ในรปแบบของ catalyticall active Nef –PAK 2

ทมความซบซอน

จากงานวจยดงกลาวสามารถสรปสวนทเกยวของ ไดดงน

1. จากการคานวณพลงงานอนตรกรยาระหวางตวยบยงเอนไซมกบบรเวณการจบของ

เอนไซมการถายแบบ พบวาตาแหนงทนาสนใจ คอ Lys101 เนองจากมคาพลงงานอนตรกรยาสง

2. สามารถใชระเบยบวธ คานวณ HF/6-31G (d,p), B3LYP/6-31G (d,p) และ PM3 ใน

การศกษาบรเวณการจบของเอนไซมการถายแบบ HIV-1 ได

บทท 3

วธดาเนนการวจย

ในการวจยครงน ผวจยไดดาเนนการตามขนตอน ดงน

1. การเตรยมโครงสรางระหวางตวยบยงโรคเอดส TMC 278 กบเอนไซมการถายแบบ

HIV-1 ทไมมการกลายพนธ

2. การคานวณอนตรกรยาระหวางตวยบยง TMC 278 กบกรดอะมโนทอยในบรเวณการจบ

ของเอนไซมการถายแบบ HIV-1 ทไมมการกลายพนธดวยระเบยบวธการคานวณ HF และ B3LYP

ดวยเบซสเซต 6-31G (d,p)

3. การแกไขอนตรกรยาทงหมดดวยระเบยบวธการคานวณแบบ BSSE

1. การเตรยมโครงสรางระหวางตวยบยงโรคเอดส TMC 278 กบเอนไซมการ

ถายแบบ เอช ไอ ว-1 ทไมมการกลายพนธ

1.1 นาโครงสราง X-ray จากฐานขอมลของโปรตน รหส 2zd1.pdb ซงเปนโครงสรางท

มตวยบยง TMC 278 อยในบรเวณการจบของเอนไซมการถายแบบ HIV-1 ทไมมการกลายพนธ

ภาพประกอบ 4 โครงสราง X-ray จากฐานขอมลของโปรตน รหส 2zd1.pdb

27

1.2 สรางโครงสรางบรเวณการจบ จากขอท 1.1 โดยการกาหนดใหตวยบยง TMC 278

เปนศนยกลาง แลวเลอกกรดอะมโนทอยรอบๆ ในรศม 7 องสตรอม

ภาพประกอบ 5 บรเวณการจบของเอนไซมการถายแบบ HIV-1 โดยกาหนดใหตวยบยง TMC 278

เปนศนยกลาง แลวเลอกกรดอะมโนทอยรอบๆ ในรศม 7 องสตรอม

จากภาพประกอบ 6 บรเวณการจบของเอนไซมการถายแบบ HIV-1 จะประกอบดวยกรดอะมโน

ทงหมด 22 กรดอะมโน ดงน Pro95, Lys100, Lys101, Lys102, Lys103, Lys104, Ser105, Val106,

Val179, Ile180, Tyr181, Tyr188, Val189, Gly190, Phe227, Leu228, Tyr229, Leu234, His235,

Pro236, Tyr318 และ Glu138 โดยกาหนดใหกรดอะมโนทงหมดอยในสภาวะทเปนกลาง ซงการตด

ปลายของกรดอะมโนนน ใหเตมหมอะซทล (CH3CO-) ทปลาย N และเตมหมเมทลอะมโน (NHCH3

-)

ทปลาย C แสดงดงภาพประกอบ 7

28

T

(a)

(b)

ภาพประกอบ 6 (a) 22 กรดอะมโนในบรเวณการจบของเอนไซมการถายแบบ HIV-1 ทมตวยบยง

TMC 278 อยตรงกลาง ในรศม 7 องสตรอม (b) ชนดของหมทใช cap ปลายของกรดอะมโน

O

Trp229

ON

Lys103

N

OTyr181

29

1.3 สรางโครงสรางทไดในขอท 1.2 ใหสมบรณโดยการเตมไฮโดรเจนอะตอม เนองจาก

โครงสราง X-ray สวนใหญจะไมมไฮโดรเจนอะตอม แสดงดงภาพประกอบ 8

ภาพประกอบ 7 บรเวณการจบของเอนไซมการถายแบบ HIV-1 กบตวยบยง TMC 278

โดยการเตมไฮโดรเจนอะตอมเพอใหโครงสรางสมบรณ โครงสรางแบบ Ball and stick

แสดงตวยบยง TMC 278 ทอยในโพรงการจบ

30

1.4 ปรบโครงสรางเพอหาตาแหนงทเหมาะสมของไฮโดรเจน (Optimize hydrogen

atom) ดวยระเบยบวธการคานวณแบบ Semi empirical PM3 โดยทาการคานวณโครงสราง 2 แบบ

โครงสรางแบบท 1 โครงสรางทมการ cap ดวยหมอะซทลและหมเมทลอะมโน

โครงสรางแบบท 2 โครงสรางทมการ cap ดวยไฮโดรเจนอะตอม

2. การคานวณพลงงานอนตรกรยาระหวางตวยบยง TMC 278 กบกรดอะมโนทอย

ในบรเวณการจบของเอนไซมการถายแบบ HIV-1 ทไมมการกลายพนธ ดวยระเบยบวธการ

คานวณ HF และ B3LYP ดวยเบซสเซต 6-31G (d,p) แสดงดงสมการท 1

−Ε−Ε=Ε + ]278[]278[ TMCXTMCINT i ][ XiΕ (1)

INTΕ แทน พลงงานอนตรกรยา

]278[ iXTMC +Ε แทน พลงงานอนตรกรยาแตละคระหวางตวยบยง TMC 278

กบกรดอะมโนแตละชนด

]278[TMCΕ แทน พลงงานอนตรกรยาของตวยบยง TMC 278

][ XiΕ แทน พลงงานอนตรกรยาของกรดอะมโนแตละชนด

3. การแกไขพลงงานอนตรกรยาทงหมดดวยระเบยบวธการคานวณแบบ BSSE

ดงสมการท 2

BSSEX

BSSETMC

BSSEXTMC

BSSEINT iI

Ε−Ε−Ε=Ε + ]278[]278[ (2)

BSSEINTΕ แทน พลงงานอนตรกรยาททาการแกไขพลงงานทงหมด

BSSE

XTMC i ]278[ +Ε แทน พลงงานอนตรกรยาแตละคระหวางตวยบยง TMC 278

กบกรดอะมโนแตละชนดททาการแกไขพลงงานทงหมด

BSSETMC ]278[Ε แทน พลงงานอนตรกรยาของตวยบยง TMC 278 ททาการแกไข

พลงงานทงหมด

BSSEXi][Ε แทน พลงงานอนตรกรยาของกรดอะมโนแตละชนดททาการแกไข

พลงงานทงหมด

31

ซงการแกไขอนตรกรยาทไดทงหมดดวยระเบยบวธการคานวณแบบ BSSE ของโครงสราง

ทงสองแบบ เพอใหพลงงานทไดมความถกตองมากขน

4. ประมวลผลขอมลทไดจากการศกษาทงหมด เพอนาไปอธบายการกระจายของพลงงาน

ทเกดขนระหวางตวยบยง TMC 278 กบกรดอะมโนทอยในบรเวณการจบของ เอนไซมการถายแบบ

HIV-1 ทไมมการกลายพนธ

5. สรปผลการศกษาโครงสรางและอนตรกรยาระหวางตวยบยงโรคเอดส TMC278 กบบรเวณ

การจบของเอนไซมการถายแบบ HIV-1 ทไมมการกลายพนธ

บทท 4

ผลการวเคราะหขอมล

การศกษาพลงงานอนตรกรยาทเกดขนระหวางตวยบยงโรคเอดส TMC 278 กบบรเวณ

การจบของเอนไซมการถายแบบ เอช ไอ ว -1 ทไมมการกลายพนธ ดวยระเบยบวธการคานวณทาง

เคมควอนตมหรอเคมคอมพวเตอร ซงในงานวจยนจะทาศกษา พลงงานอนตรกรยาทเกดขนดวย

ระเบยบวธ HF และ B3LYP ดวยเบซสเซต บรเวณการจบของเอนไซมการถายแบบ เอช ไอ ว -1

ขอมลมดงน

1. พลงงานอนตรกรยา ระหวางตวยบยง TMC 278 กบกรดอะมโนทอยในบรเวณ

การจบของเอนไซมการถายแบบเอช ไอ ว-1

1.1 พลงงานอนตรกรยาระหวางตวยบยง TMC 278 กบกรดอะมโนทอยในบรเวณการ

จบของเอนไซมการถายแบบ เอช ไอ ว-1 ทไมมการกลายพนธ ดวยระเบยบวธการคานวณ HF และ

B3LYP ดวยเบซสเซต 6-31G(d,p) ของโครงสรางแบบท 1 ทมการ cap ดวยหมอะซทลและหม

เมทลอะมโน

จากการคานวณพลงงานอนตรกรยาของโครงสรางแบบท 1 ทงสอง ระเบยบวธ

พบวา พลงงานอนตรกรยา ระหวางตวยบยง TMC 278 กบ Lys101 มคาสงทสด มคาพลงงาน

พลงงานอนตรกรยา เทากบ Lys102 มคาพลงงานอนตรกรยาเทากบ -3.12 kcal/mol Pro236 มคา

พลงงานอนตรกรยาเทากบ -4.65 kcal/mol และ -4.60 kcal/mol ตามลาดบ ผลการคานวณแสดง

ไวในตาราง 3 และภาพประกอบ 9 ,10 , 11 , 12 และ 13

33

ตาราง 6 พลงงานอนตรกรยาระหวางตวยบยง TMC 278 กบกรดอะมโนแตละชนดภายในบรเวณ

การจบของเอนไซมการถายแบบ เอช ไอ ว-1 ทไมมการกลายพนธ ดวยระเบยบวธการ

คานวณ HF และ B3LYP ดวยเบซสเซต 6-31G(d,p)

พลงงานพลงงานอนตรกรยา (kcal/mol) โครงสรางท 1

กรดอะมโน B3LYP HF Pro095 0.43 0.53 Leu100 -1.66 1.65 Lys101 -9.57 -7.52 Lys102 -4.80 -3.12 Lys103 2.84 5.11 Lys104 -0.09 -0.01 Ser105 -0.26 -0.26 Val106 0.27 0.80 Val179 0.05 0.29 Ile180 -0.19 -0.40 Tyr181 0.63 2.24 Tyr188 -0.91 1.70 Val189 -0.94 -0.44 Gly190 0.05 0.00 Phe227 -3.16 -2.51 Leu228 0.90 1.11 Typ229 -0.78 0.21 Leu234 1.32 2.68 His235 -0.27 0.59 Pro236 -4.65 -4.60 Tyr318 0.09 0.10

Glu138(b) -0.93 -0.44

34

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

กรดอ

ะมโน

Leu1

00

Lys1

02

Lys1

04

Val10

6Ile1

80

Tyr18

8

Gly190

Leu2

28

Leu2

34

Pro2

36

Glu138

(b )

พลง

งาน

อนต

รกรย

า(kc

al/m

ol)

B3LYP

HF

ภาพประกอบ 8 กราฟแทงแสดงการเปรยบเทยบพลงงานพลงงานอนตรกรยาของโครงสราง

แบบท 1 ดวยระเบยบวธการคานวณ HF และ B3LYP ดวยเบซสเซต 6-31G(d,p)

35

ภาพประกอบ 9 พนธะไฮโดรเจนระหวางอะตอมของออกซเจนบนหมคารบอนลของ Lys101

กบอะตอมของไฮโดรเจนของตวยบยง TMC 278 ความยาวพนธะเทากบ 2.62 , 2.46

และ 2.36 องสตรอม ตามลาดบ

พลงงานอนตรกรยา ระหวางตวยบยง TMC 278 กบ Lys101 จากทงสองระเบยบวธ พบ

พนธะไฮโดรเจนระหวางอะตอมของออกซเจนของหมคารบอนล Lys101 ของตวยบยง TMC 278

ความยาวพนธะเ ทากบ 2.63 , 2.46 และ 2.36 องสตรอม ดงภาพประกอบ 10 พลงงานอนตรกรยา

ดงกลาวเปนพลงงานอนตรกรยาแบบดงดด ซงจะทาใหตวยบยง TMC 278 มประสทธภาพในการ

ยบยงสงขน

36

ภาพประกอบ 10 พนธะไฮโดรเจนระหวางอะตอมของออกซเจนบนหมคารบอนลของ Lys102

กบอะตอมของไฮโดรเจนของตวยบยง TMC 278 ความยาวพนธะเทากบ 2.46 องสตรอม

ตามลาดบ

พลงงานอนตรกรยา ระหวางตวยบยง TMC 278 กบ Lys102 จากทงสองระเบยบวธ พบ

พนธะไฮโดรเจนระหวางอะตอมของออกซเจนของหมคารบอนล Lys102 ของตวยบยง TMC 278

ความยาวพนธะเทากบ 2.46 องสตรอม ดงภาพประกอบ 11 พลงงานอนตรกรยาดงกลาวเปนพลงงาน

อนตรกรยาแบบดงดด ซงจะทาใหตวยบยง TMC 278 มประสทธภาพในการยบยงสงขน

37

ภาพประกอบ 11 พนธะไฮโดรเจนระหวางอะตอมของออกซเจนบนหมคารบอนลของ Pro236

กบอะตอมของไฮโดรเจนของตวยบยง TMC 278 ความยาวพนธะเทากบ 3.08 องสตรอม

ตามลาดบ

พลงงานอนตรกรยา ระหวางตวยบยง TMC 278 กบ Pro236 จากทงสองระเบยบวธ พบ

พนธะไฮโดรเจนระหวางอะตอมของออกซเจนของหมคารบอนล Pro236 ของตวยบยง TMC 278

ความยาวพนธะเทากบ 3.08 องสตรอม ดงภาพประกอบ 12 พลงงานอนตรกรยาดงกลาวเปนพลงงาน

อนตรกรยาแบบดงดด ซงจะทาใหตวยบยง TMC 278 มประสทธภาพในการยบยงสงขน

38

ภาพประกอบ 12 แรงผลกอะตอมไฮโดรเจนของ Lys103 กบอะตอมของไฮโดรเจนของตวยบยง

TMC 278 ความยาวพนธะเทากบ 2.95 องสตรอม

พลงงานอนตรกรยาระหวางตวยบยง TMC 278 กบ Lys103 จากทงสองระเบยบวธ พบ

อนตรกรยาแบบแรงผลกระหวางอะตอมไฮโดรเจนของ Lys103 กบอะตอมของไฮโดรเจนของตวยบยง

TMC 278 ซงมคาพลงงานเทากบ 5.11 และ 2.84 kcal/mol ตามลาดบ ความยาวพนธะเทากบ 2.95

องสตรอม พลงงานอนตรกรยา แบบผลกนจะทาใหประสทธภาพในการยบยงเอนไซมการถายแบบ

เอช ไอ ว-1 ลดลง

39

1.2 การคานวณพลงงานอนตรกรยาระหวางตวยบยง TMC 278 กบกรดอะมโนทอยใน

บรเวณการจบ ของเอนไซมการถายแบบเอช ไอ ว-1 ทไมมการกลายพนธ ดวยระเบยบวธการ

คานวณ HF และ B3LYP ดวยเบซสเซต 6-31G(d,p) ของโครงสรางแบบท 2 ทมการ cap ดวย

ไฮโดรเจนอะตอม

จากการคานวณคาพลงงานพลงงานอนตรกรยาระหวาง ตวยบยง TMC 278 กบ

กรดอะมโนในบรเวณการจบของเอนไซมการถายแบบ เอช ไอ ว-1 ทไมมการกลายพนธ ดวยระเบยบ

วธการคานวณ HF ดวยเบซสเซต 6-31G(d,p) พบวา พลงงานอนตรกรยาระหวางตวยบยง TMC 278

กบ Lys101 มคาพลงงานสงทสดคอ -6.25 kcal/mol และผลการคานวณดวยระเบยบวธ B3LYP

ดวยเบซสเซต 6-31G(d,p) พบวา พลงงานอนตรกรยาระหวางตวยบยง TMC 278 กบ Lys101 มคา

สงทสด มคาพลงงานพลงงานอนตรกรยาเทากบ -8.12 kcal/mol รองลงมาเปน Typ229 มคาพลงงาน

อนตรกรยาเทากบ -2.45 kcal/mol และ -3.11 kcal/mol อนดบสามคอ His235 มคาพลงงานอนตรกรยา

เทากบ -2.81 kcal/mol และ -2.43 kcal/mol ตามลาดบ ผลการคานวณแสดงไวในตาราง 3 และ

ภาพประกอบ 14 , 15 , 16 , 17 และ 18 ผลการคานวณไดแสดงไวในตาราง 4

40

ตาราง 7 พลงงานอนตรกรยาระหวางตวยบยง TMC 278 กบกรดอะมโนแตละชนดภายในบรเวณ

การจบของเอนไซมการถายแบบ เอช ไอ ว-1 ทไมมการกลายพนธ ดวยระเบยบวธการคานวณ

HF และ B3LYP ดวยเบซสเซต 6-31G(d,p)

พลงงานพลงงานอนตรกรยา (kcal/mol) โครงสรางท 2

กรดอะมโน B3LYP HF

Pro095 0.19 0.23

Leu100 2.24 4.89

Lys101 -8.12 -6.25

Lys102 0.34 0.72

Lys103 1.71 3.80

Lys104 0.57 0.68

Ser105 -0.34 -0.47

Val106 0.79 1.73

Val179 -0.15 0.18

Ile180 -0.56 -0.74

Tyr181 1.08 2.80

Tyr188 -0.69 1.75

Val189 -0.11 0.04

Gly190 -0.28 -0.37

Phe227 -2.20 -1.45

Leu228 1.05 1.53

Typ229 -3.11 -2.45

Leu234 1.80 3.19

His235 -2.43 -2.81

Pro236 -1.71 -0.97

Tyr318 -0.01 0.00

Glu138(b) -0.29 0.20

41

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

กรดอ

ะมโน

Leu1

00Lys

102

Lys10

4

Val106

Ile180

Tyr18

8Gly1

90

Leu2

28

Leu2

34

Pro236

Glu138

(b )

พลงงานอนตรกรยา(

kcal

/mol

)

B3LYSHF

ภาพประกอบ 13 กราฟแทงแสดงการเปรยบเทยบพลงงานพลงงานอนตรกรยาของโครงสราง

แบบท 2 ดวยระเบยบวธการคานวณ HF และ B3LYP ดวยเบซสเซต 6-31G(d,p)

42

ภาพประกอบ 14 พนธะไฮโดรเจนระหวางอะตอมของออกซเจนบนหมคารบอนลของLys101

กบอะตอมของไฮโดรเจนของหมเอมน ของตวยบยง TMC 278 ความยาวพนธะเทากบ 2.62

และ 2.36 องสตรอม ตามลาดบ

พลงงานอนตรกรยาระหวางตวยบยง TMC 278 กบ Lys101 จากทงสองระเบยบวธ

พบพนธะไฮโดรเจน ระหวางอะตอมของออกซเจนบนหมคารบอนลของ lys101 กบอะตอมของ

ไฮโดรเจนของหม เอมนของตวยบยง TMC 278 ความยาวพนธะเทากบ 2.62 และ 2.36 องสตรอม

ดงภาพประกอบ 15

43

ภาพประกอบ 15 พนธะไฮโดรเจนระหวางอะตอมไฮโดรเจนของ Typ229 กบอะตอมของไนโตรเจน

ไฮโดรเจนของหม benzonitrile ของตวยบยง TMC 278 ความยาวพนธะเทากบ 2.63 องสตรอม

ภาพประกอบ 16 พนธะไฮโดรเจนระหวางอะตอมไฮโดรเจนของ His235 กบอะตอมของไนโตรเจน

ของหม benzonitrile ของตวยบยง TMC 278 ความยาวพนธะเทากบ 3.51 องสตรอม

44

พบพนธะไฮโดรเจน ระหวางอะตอมของไฮโดรเจน Typ229 กบอะตอมไนโตรเจน ของ

ตวยบยง TMC 278 ความยาวพนธะเทากบ 2.63 องสตรอม และ His235 กบอะตอมของไนโตรเจน

ของตวยบยง TMC 278 ความยาวพนธะเทากบ 3.51 องสตรอม ภาพประกอบ 16 และ 17 พลงงาน

อนตรกรยาดงกลาวเปนพลงงานอนตรกรยาแบบดงดด (Attractive interactions) ซงจะทาใหตวยบยง

TMC 278 กบเอนไซมการถายแบบ เอช ไอ ว-1 มประสทธภาพมากขน

นอกจากนยงพลงงานอนตรกรยาระหวางตวยบยง TMC 278 กบ Leu100 จากทงสอง

ระเบยบวธ พบอนตรกรยาแบบ แรงผลกระหวางอะตอมไฮโดรเจนของ Leu100 กบอะตอมของ

ไฮโดรเจนของตวยบย ง TMC 278 ซงมคาพลงงานเทากบ 4.89 และ 2.24 kcal/mol ตามลาดบ

ความยาวพนธะเทากบ 2.52 องสตรอม พลงงานอนตรกรยา แบบผลกนจะทาใหประสทธภาพใน

การยบยงเอนไซมการถายแบบ เอช ไอ ว-1 ลดลง ดงภาพประกอบ 18

ภาพประกอบ 17 แรงผลกอะตอมไฮโดรเจนของ Leu100 กบอะตอมของไฮโดรเจนของหมเอมนของ

ตวยบยง TMC 278 ความยาวพนธะเทากบ 2.52 องสตรอม

สรปไดวาพลงงานอนตรกรยาของโครงสรางแบบท 1 จากระเบยบวธคานวณทงสอง

ไดผลทสอดคลองกนเรยงลาดบพลงงานอนตรกรยาระหวางกรดอะมโนของเอนไซมการถายแบบ

เอช ไอ ว – 1 กบ ตวยบยง TMC 278 3 อนดบแรกจากมากไปนอยคอ Lys101 , Lys102 และ

Pro236 แตกบโครงสรางแบบท 2 พบวา Lys101 สอดคลองกบโครงสรางแบบท 1 แต Lys102 และ

Pro236 ไมสอดคลองแตกลายเปน Typ229 และ His235 ทมพลงงานอนตรกรยาเปนอนดบ 2 และ 3

ตามลาดบ

45

ทงนเพราะการเปลยนหมจาก Acetyl และ N-Methyl ของ Lys102 และ Pro236 ซงเปน

หมทสามารถเกดพนธะไฮโดรเจนบอนดไดดกบตวยบยง TMC 278 เปลยนเปนไฮโดรเจนการเกด

พนธะไฮโดรเจนจะเกดยาก แต Typ229 และ His235 มโครงสรางทเปนอะโรมาต กเปนองคประกอบ

เมอเปลยน Acetyl และ N-Methyl เปนไฮโดรเจนอะตอม Steric ในโมเลกลจะลดลงทาใหเกดอนตร

กรยากบตวยบยง TMC278 ไดด

46

ตาราง 8 พลงงานอนตรกรยาระหวางตวยบยง TMC 278 กบกรดอะมโนแตละชนดภายในบรเวณ

คานวณ HF และ B3LYP ดวยเบซสเซต 6-31G(d,p) ของโครงสรางแบบท 1 และ โครงสราง

แบบท 2

พลงงานอนตรกรยา (kcal/mol)

กรดอะมโน

โครงสรางท 1 โครงสรางท 2

B3LYP HF B3LYS HF

Pro095 0.43 0.53 0.19 0.23

Leu100 -1.66 1.65 2.24 4.89

Lys101 -9.57 -7.52 -8.12 -6.25

Lys102 -4.80 -3.12 0.34 0.72

Lys103 2.84 5.11 1.71 3.80

Lys104 -0.09 -0.01 0.57 0.68

Ser105 -0.26 -0.26 -0.34 -0.47

Val106 0.27 0.80 0.79 1.73

Val179 0.05 0.29 -0.15 0.18

Ile180 -0.19 -0.40 -0.56 -0.74

Tyr181 0.63 2.24 1.08 2.80

Tyr188 -0.91 1.70 -0.69 1.75

Val189 -0.94 -0.44 -0.11 0.04

Gly190 0.05 0.00 -0.28 -0.37

Phe227 -3.16 -2.51 -2.20 -1.45

Leu228 0.90 1.11 1.05 1.53

Typ229 -0.78 0.21 -3.11 -2.45

Leu234 1.32 2.68 1.80 3.19

His235 -0.27 0.59 -2.43 -2.81

Pro236 -4.65 -4.60 -1.71 -0.97

Tyr318 0.09 0.10 -0.01 0.00

Glu138(b) -0.93 -0.44 -0.29 0.20

47

2. ผลการแกไขพลงงานอนตรกรยาทงหมดดวยระเบยบวธการคานวณแบบ BSSE

หลงจากทาการคานวณพลงงานอนตรกรยาระหวางตวยบยง TMC 278 กบกรดอะมโน

แตละชนดภายในบรเวณการจบ ของเอนไซมการถายแบบ เอช ไอ ว-1 ทไมมการกลายพนธ ดวย

ระเบยบวธการคานวณ HF และ B3LYP ดวยเบซสเซต 6-31G(d,p) จากนนทาการแกไข พลงงาน

อนตรกรยาทงหมดดวยระเบยบวธการคานวณแบบ BSSE ของโครงสรางโครงสรางแบบท 1 และ

โครงสรางแบบท 2 เพอใหคาพลงงานมความถกตองมากขน แสดงดงตาราง 6

48

ตาราง 9 การแกไขพลงงานอนตรกรยาทงหมดดวยระเบยบวธการคานวณแบบ BSSE

ของโครงสรางแบบท 1 และโครงสรางแบบท 2

พลงงานอนตรกรยา (kcal/mol)

โครงสรางท 1 โครงสรางท 2

กรดอะมโน B3LYP HF B3LYS HF

Pro095 0.61 0.64 0.39 0.35

Leu100 2.04 4.13 5.08 6.90

Lys101 -5.51 -5.05 -4.67 -4.24

Lys102 -1.93 -1.32 0.69 0.95

Lys103 4.85 6.63 3.87 5.40

Lys104 0.27 0.26 0.58 0.69

Ser105 -0.24 -0.24 -0.34 -0.47

Val106 1.27 1.54 1.97 2.58

Val179 0.83 0.90 0.61 0.78

Ile180 0.04 -0.21 -0.53 -0.71

Tyr181 3.02 4.26 3.45 4.82

Tyr188 2.49 4.40 2.52 4.38

Val189 0.01 0.29 0.32 0.37

Gly190 0.25 0.15 -0.05 -0.19

Phe227 -0.88 -0.67 0.01 0.35

Leu228 1.24 1.41 1.20 1.66

Typ229 1.40 2.03 -1.00 -0.68

Leu234 3.31 4.25 3.54 4.57

His235 1.51 2.06 -1.31 -1.87

Pro236 -2.63 -3.01 -0.20 0.19

Tyr318 0.45 0.47 0.35 0.37

Glu138(b) 0.07 0.29 0.72 0.95

49

สรปไดวา โครงสรางททาการ cap ดวยไฮโดรเจนอะตอมและมการ ปรบโครงสราง ของ

ไฮโดรเจนอะตอมและโครงสรางของตวยบยง TMC 278 ทกอะตอม แตยงรกษาตาแหนงของกรดอะ

มโนทกอะตอมทไดจากโครงสรางของ X-ray คานวณพลงงานอนตรกรยา ดวยระเบยบวธ B3LYP

ดวยเบซสเซต 6-31G(d,p) จากนนทาการแกไขพลงงานใหถกตองยงขน ดวยระเบยบวธ BSSE ซง

ทาใหพลงงานอนตรกรยาทไดคาดวาใกลเคยงกบความเปนจรงมากทสด เนองจากไดลบผลกระทบท

อาจจะเกดขนเนองจากอทธพลของเบซสเซต เขามาพจารณาจากการคานวณพบวาพลงงานอนตร

กรยาแบบดงดดทพบ คอ พนธะไฮโดรเจน พลงงานอนตรกรยา แบบผลกทพบ คอ แรงผลกระหวาง

ไฮโดรเจนอะตอม ผลทไดจากการวจยน นาจะเปนแนวทางในการอธบายโครงสรางและ พลงงาน

อนตรกรยาระหวางตวยบยงโรคเอดส TMC 278 กบเอนไซมการถายแบบ เอช ไอ ว-1 ทไมมการ

กลายพนธ ซงนาไปสการพฒนาตวยบยงทมอยเดมหรอออกแบบตวยบยงตวใหมทมประ สทธภาพ

ในการจบกบเอนไซมการถายแบบ เอช ไอ ว-1 ทไมมการกลายพนธทดกวาเดม

บทท 5

สรปผล อภปรายผล และขอเสนอแนะ

การศกษาอนตรกรยาของตวยบยง TMC 278 กบเอนไซมการถายแบบ เอช ไอ ว -1 โดย

นาโครงสราง X-ray จากฐานขอมลของโปรตน รหส 3bgr.pdb ซงเปนโครงสรางทมตวยบยง TMC 278

อยในบรเวณการจบของเอนไซมการถายแบบ เ อช ไอ ว-1 ทไมมการกลายพนธ จากนนกาหนดให

ตวยบยง TMC 278 เปนศนยกลาง เลอกกรดอะมโนทอยรอบๆ ในรศม 7 องสตรอม ซงมกรดอะมโนท

อยรอบๆ 22 ตวดงน

Pro95, Lys100, Lys101, Lys102, Lys103, Lys104, Ser105, Val106, Val179, Ile180,

Tyr181, Tyr188, Val189, Gly190, Phe227, Leu228, Typ229, Leu234, His235, Pro236, Tyr318

และ Glu138(b) จากนนทาการปรบโครงสรางให เหมาะสมดวยระเบยบวธการคานวณแบบ semi

empirical PM3

เมอคานวณพลงงานอนตรกรยาระหวาง TMC 278 กบกรดอะมโนแตละชนด ดวยระเบยบ

วธ HF และ B3LYP ดวยเบซสเซต 6-31G(d,p) และทาการแกไขพลงงานทงหมด ดวยระเบยบ

วธการคานวณ BSSE ความสอดคลองกนทงสองโครงสราง คอกรดอะมโนทมอนตรกรยามากทสด

คอ Lys101 แตในโครงสรางท 1 กรดอะมโนทมอนตรกรยารองลงมาเมอทาการแกไขพลงงาน

ทงหมดคอ Pro236 ซงแสดงอนตรกรยาแบบดงดดดวยแรงระหวางขว ระหวางอะตอมของออกซเจน

บนหมคารบอนลของ Lys101 กบอะตอมไฮโดรเจนบน ตวยบยง TMC 278 ความยาวพนธะโดยเฉลย

3.08 องสตรอม และโครงสรางท 2 His235 แสดงอนตรกรยาแบบดงดดดวยแรงระหวางขวร ะหวาง

อะตอมของไฮโดรเจนบรเวณทตดกบหมคารบอนลของ His235 กบอะตอมของไนโตรเจนของหม

benzonitrile ตวยบยง TMC 278 ความยาวพนธะโดยเฉลย 3.51 องสตรอมซงแสดงถงประสทธภาพ

และกมมนตภาพทดในการยบยงเอนไซมการถายแบบเอช ไอว-1

จากขอมลทางโครงสร างและอนตรกรยาระหวางตวยบยงโรคเอดส TMC 278 กบบรเวณ

การจบของเอนไซมการถายแบบ เอช ไอ ว -1 ทไมมการกลายพนธ ดงกลาวน จงมประโยชนในการ

ทจะนาไปสการ พฒนาหรอออกแบบโครงสรางตวยบยงทมอยเดมหรอตวยบยงโรคเอดสตวใหมทม

ประสทธภาพในการจบกบเอนไซมการถายแบบ เอช ไอ ว-1 ตอไป

51

บรรณานกรม

52

บรรณานกรม

กรมการปกครองและสานกระบาดวทยา. (2553). สถานการณโรคเอดสในประเทศไทย. สบคนเมอ

18 ตลาคม 2553, จาก

http://www.plkhealthpcm.org/index.php?option=com_content&view=article&id=70&Itemid=94

กรมควบคมโรค และกระทรวงสาธารณสข. (2551). วยรนรทนปองกนได...โรคเอดส เอดส…หยดได

ถาทกคนรวมใจหยดเสยว. สบคนเมอ 22 ตลาคม 2551, จาก

http://www.thaiall.com/aids/index.html

-------------. (2551). ยาตานไวรสเอดส. สบคนเมอ 4 พฤศจกายน 2551, จาก

http://library.uru.ac.th/webdb/image/bagkokbiznewslb.htm

ประสทธ. (2551). การทดลองวคซนโรคเอดสในเมองไทยจะลมเหลว นกวจยกลาว. สบคนเมอ

24 ตลาคม 2551, จาก http://www.thaianewyork.com/

มะยโซะ กโน. (2549). การศกษาการกระจายพลงงานอนตรกรยาระหวางเนวราพนในบรเวณโพรง

การจบของเอนไซมการถายแบบ HIV-1 โดยวธเคมควอนตมและโมเลควลารไดนามกสซม

เลชน. สบคนเมอ 7 พฤศจกายน 2551, จาก

http://www.trf.or.th/reserch/abstract.asp?PROJECTID=MRG4780167

วนย บญสม. (2551). โรคเอดสและวคซน. สถาบนบาราสนราดร. สบคนเมอ 22 ตลาคม 2551,

จาก http://www.leaner.in.th/profile/boongong

สพจน หารหนองบว; และคนอนๆ. (2546, พฤษภาคม-มถนายน). จากโครงสรางของเอนไซมส

การวจยเพอออกแบบและคนหายารกษาโรค โดยวธการทางเคมคอมพวเตอร : กรณ

ตวอยางโรคเอดส และซารส. 57(3): 140-142.

-------------. (2551). การพฒนาระเบยบวธทางเคมคอมพวเตอรและการนาไปใชในการออกแบบยา

และการศกษาการใชประโยชนจากซโอไลต. สบคนเมอ 24 ตลาคม 2551, จาก

http://www.forensic2.go.th/fpd21/KMEE.htm

สภา หารหนองบว. (2546). การศกษากลไกในการยบยงเอนไซมการถายแบบ เอช ไอ ว-1

บนพนฐานของเคมคอมพวเตอร และการออกแบบโมเลกลดวยตวยบยงโดยโครงสราง

เอนไซม. สบคนเมอ 7 พฤศจกายน 2551, จาก

http://www.tkc.go.th/thesis/abstract_res.asp?item_id=44

ศรรตน กกผล. (2551). การออกแบบตวยา. สบคนเมอ 4 พฤศจกายน 2551, จาก

http://192.207.64/field_reserch/con_drug.doc.

อทตยา ศรภญญานนท; และศวพร มจ. (2546, กนยายน). เคม : ศาสตรแหงสสาร. สบคนเมอ

6 พฤษภาคม 2551, จาก http://update.se-ed.com/192/chemistry.htm

53

Drug of the Future : Rilpivirine. (2007). Journal on the Web. Retrieved April 18, 2008, from

http://journals.prous.com/journals/servlet/xmlxsl/pk_journals.xml_summary_pr?

p_JournalId=2&p_RefId=1159663&p_IsPs=N

Gary Pratt; et al. (2010). Human Immunodeficiency Virus (HIV) in older People.

Retrieved October 23, 2010, from http://www.medscape.com/viewarticle/720886

G.Kroemer. (2004). Human immunodeficiency virus (HIV)-1 protein and cytoskeleton

:partners in viral life and host cell death. Retrieved October 23, 2010, from

http:/www.nature.com/cdd/journal/v12/n1s/abs/4401582a.html.

Kuno M., Hannongbua S.; & Morokuma K. (2003, October). Theoretical investigation on

nevirapine and HIV-1 reverse transcriptase binding site interaction, base on

ONIOM method. Chemical Physics Letters. 380: 456-463.

Liu,Y.p.,Haasnoot,J.,ter Brake,O.,Berkhout,B.,Konstantinova,P. (2008). Inhibitor of HIV-1 by

multiple siRNAs expressed from a single microRNA polycistron. Retrieved

October 23, 2010, from http://nar.oxfordjournals.org/content/36/9/2811.abstract.

Medina-franco J.; et al. (2004, October). Flexible docking of pyridinone derivatives into the

non-nucleoside inhibitor binding site of HIV-1 reverse transcriptase. Bioorganic &

Medicininal Chemistry. 12: 6085-6095.

Monette,A,Ajamain,L,Lopez-Lastra,M.,Mouland,A.J.( 2009 ). Human Immunodeficiency

Virus Type 1 ( HIV-1) Induces the Cytoplasmic Retention of Hetergenous

Nuclear Ribonucleoprotein A1 by Disrupting Nuclear Import IMPliCATION FOR

HIV-1 GENE EXPRESSION. Retrieved October 23, 2010, from

http://www.jbc.org/content/284/45/31350.abstract.

Mordant C.; et al. (2006, December). Synthesis of diarylpyrimidine analogues of TMC278

and their antiviral activity against HIV-1 wild-type and mutant strains. European

Journal of Medicinal Chemistry. 42: 567-579.

Nunrium P.; Kuno M.; Saen-oon S.; & Hannongbua S. (2005, February). Particular

interaction between efavirenz and the HIV-1 reverse transcriptase binding site

as explained by the ONIOM2 method. Chemical Physics Letters. 405: 198-202.

Rauch,S,Pulkkinen,K.,Saksela,K.,Fackler,O.T.(2008). Human Immunodeficiency Virus Type

1 Nef Recruits the quinine Exchange Factor Vav 1 via an Unexpected interface

into plasma Membrane Microdomain for Association with p21-Activativated

Kinase 2 Activity. Retrieved October 23, 2010, from

http://www.jvi.asm.org/cgi//abstract/82/6/2918

54

Saen-oon S.; Kuno M.; & Hannongbua S. Proteins. (2005, October). Binding energy

analysis for wild-type and Y181C mutant HIV-1 RT/8-C1 TIBO complex structures :

Quantum chemical calculations based on the ONIOM method. Proteins :

Structure, Function, and Bioinformatics. 61: 859-869.

Srivub P.; et a.l (2005, March). Theoretical Investigation on Binding Energy for Wild Type

and Y181C Mutant HIV-1 RT/Efavirenz Complex,Based on ONIOM Method.

ANSCSE9. 609-616.

55

ประวตยอผทาสารนพนธ

56

ประวตยอผทาสารนพนธ

ชอ ชอสกล นายนวทรพย พชยสามารถ

วนเดอนปเกด 28 สงหาคม 2515

สถานทเกด โรงพยาบาลศนยอนามยแมและเดก อ.เมอง จ.ขอนแกน

สถานทอยปจจบน 464/43 ถ.ปญญาอนทรา สามวาตะวนตก คลองสามวา

กรงเทพมหานคร 10150

ตาแหนงหนาทการงานปจจบน อาจารย

สถานททางานปจจบน โรงเรยนสาธต ประสานมตร ฝายมธยม

มหาวทยาลยศรนครนทรวโรฒ 176 ซ สขมวท 23

ถ.สขมวท คลองเตยเหนอ วฒนา กรงเทพมหานคร 10110

ประวตการศกษา

พ.ศ. 2533 ชนมธยมศกษาปท 6

จากโรงเรยนแกนนครวทยาลย จ.ขอนแกน

พ.ศ. 2542 วท.บ. เคม

จากมหาวทยาลยรามคาแหง

พ.ศ. 2554 กศ.ม. เคม

จากมหาวทยาลยศรนครนทรวโรฒ