سنتز، بررسي اثرات سيتوتوكسيك و مطالعه داكينگ دو مشتق ايندول-چالكون

Synthesis, Cytotoxic Activity and Docking Study of Two Indole- Chalcone Derivatives

سابقه و هدف: چالكون‌ها الگويي براي طراحي و كشف داروهاي ضدسرطان هستند و با مكانيسم‌هاي مختلف از جمله مهار پليمريزاسيون توبولين باعث القاي آپوپتوز و مهار رشد سلول‌هاي سرطاني مي‌گردند. مطالعه حاضر در راستاي سنتز دو تركيب چالكوني، ارزيابي سميت سلولي آن ها روي سلول‌هاي سرطاني و سلول‌هاي نرمال و هم‌چنين مطالعه داكينگ ملكولي اين تركيبات به انجام رسيده است. مواد و روش‌ها: در اين مطالعه تجربي، از واكنش 4-متوكسي بنزآلدهيد با 3- استيل ايندول يا N-متيل-3-استيل ايندول در حضور ليتيم هيدروكسيد به عنوان كاتاليست تركيبات چالكوني تهيه شدند و ساختار آن‌ها با استفاده از طيف‌هاي NMR، IR و Mass مورد تاييد قرار گرفت. سميت سلولي اين تركيبات با روش MTT بر روي رده‌هاي سلول سرطاني HepG2، MCF7، A549 و SKOV3 و هم‌چنين روي رده سلولي نرمال NIH3T3 و در مقايسه با اتوپوزيد بررسي شد. سپس براي بررسي مكانيسم احتمالي اين تركيبات، با بهره‌گيري از روش داكينگ ملكولي و با استفاده از نرم افزار AutoDock 4.2 برهمكنش‌هاي اين تركيبات با جايگاه اتصال كلشي‌سين در پروتئين توبولين (1SA0) ارزيابي گرديد. يافته‌ها: بر اساس طيف سنجي1H NMR و با توجه به ثابت كوپلاژ هيدروژن‌هاي وينيلي (J= 15.6 Hz)، چالكون‌هاي سنتز شده از كانفيگوراسيون ترانس برخوردار هستند. نتايج حاصل از آزمون سميت سلولي نشان داد كه اين تركيبات اثر قابل توجهي در مهار سلول‌هاي سرطاني دارند. تركيب 3b با IC50 برابر با 1/8 ميكروگرم در ميلي‌ليتر، بيش ترين فعاليت را روي رده سلولي HepG2 داشت. ضمن اين كه تركيب فوق‌الذكر فاقد اثر سمي قابل توجه روي رده سلولي نرمال NIH3T3 بود. هم چنين آناليز داكينگ نشان داد كه تركيب 3b با برهمكنش‌هاي هيدروژني و هيدروفوبيك با ريشه‌هاي اسيد‌آمينه موجود در جايگاه اتصال كلشي‌سين در پروتئين توبولين (1SA0) ارتباط برقرار مي‌كند. استنتاج: تركيبات ايندول-چالكوني سنتز شده مي‌توانند به صورت اختصاصي رشد سلول‌هاي سرطاني را مهار نمايند. آنالوگ N-متيل ايندول (تركيب 3b) پروفايل اثر بهتري را روي سلول‌هاي سرطاني مورد آزمايش نشان داد. اين تركيب مي‌تواند به‌عنوان الگويي ساختاري براي بهينه سازي و توسعه تركيبات قوي ضدسرطان مورد توجه قرار گيرد.

Background and purpose: Chalcones are promising lead for anticancer drug design and discovery. Chalcones with different mechanisms including tubulin polymerization inhibition induce apoptosis in cancer cells. The aim of current work was synthesis of two indole-chalcone derivatives and investigation of their cytotoxic activity against cancer and normal cell lines, as well as molecular docking study with the proposed target tubulin. Materials and methods: In this study, the indole-chalcone derivatives (3a and 3b) were prepared by the reaction of 4-methoxybenzaldehyde with 3-acetylindole or N-methyl-3-acetyl-indole in the presence of LiOH as catalyst. The pure compounds obtained were characterized by 1H NMR, IR, and Mass spectroscopy. The cytotoxic activity of synthesized compounds was tested using MTT assay toward four cancer cell lines (A549, MCF7, HepG2 and SKOV3) and a normal cell line (NIH3T3) in comparison with etoposide. Molecular docking was performed by using AutoDock 4.2 software to evaluate potential mechanism and interactions of chalcone compounds with the tubulin (1SA0) binding site. Results: The 1H NMR spectra of compounds showed two doublets related to the vinylic protons with coupling constant value of 15.6 Hz, demonstrating trans configuration of the compounds. Cytotoxicity assay showed that these compounds had a significant effect against viability of cancer cells. The compound 3b with IC50 value of 8.1 μg/ml against HepG2 had the most potent cytotoxic effect. Furthermore, this compound had no significant cytotoxic effect against normal cell line. Docking analysis showed that compound 3b is bound to the colchicine binding site of tubulin via hydrogen and hydrophobic interactions. Conclusion: The indole-derived chalcones had a significant selective cytotoxic effect against cancer cells. The N-methyl-indole analog 3b showed better profile of activity against tested cell lines. This analog can be considered as a lead compound for further optimization and development of potent anticancer agents.