การศึกษาการโมเลกุลาร์ด็อกกิ้งและกลศาสตร์ควอนตัมในการยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ Cathepsin K ในโรคกระดูกพรุน
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
ณธัชพล แซ่ลี้, พันธิน พินทุสรชัย, พิชญะ เรืองเวชวรชัย
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
สาโรจน์ บุญเส็ง
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
Cathepsin K เป็นเอนไซม์ที่หลั่งออกมาจากเซลล์ osteoclast เมื่อร่างกายได้รับบาดเจ็บบริเวณเนื้อเยื่อโดยเอนไซม์ชนิดนี้จะไปย่อยสารประเภทโปรตีนในกระดูก ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของโรคกระดูกพรุนทำให้กระดูกเปราะและเสี่ยงต่อการแตกหักมากขึ้น ดังนั้นสารยับยั้ง Cathepsin K ก็เปรียบเสมือนยารักษาโรคกระดูกพรุน งานวิจัยฉบับนี้จึงมีจุดประสงค์ที่จะวิเคราะห์ผลและวัดความแตกต่างของประสิทธิภาพในการยับยั้งการทำงานของสารยับยั้ง Cathepsin K โดยทำการศึกษาต่อจากงานวิจัยของ Altmann E. และคณะ ที่ศึกษาเกี่ยวกับสารยับยั้ง Cathepsin K และอนุพันธ์ วิเคราะห์หาค่า IC50 โดยสิ่งที่พัฒนาขึ้นมาในงานวิจัยฉบับนี้จะวิเคราะห์หาความสัมพันธ์ของ HOMO และ LUMO รวมถึงค่า binding energy กับสารยับยั้งโดยใช้วิธีทางควอนตัม density functional theory(DFT) การคำนวณแบบ B3LYP และใช้ชุดสมการ 6-31G+ แล้วนำไปจำลองการเข้ากันของโมเลกุลระหว่างสารยับยั้งและโปรตีน Cathepsin K ด้วยโปรแกรม autodock ซึ่งสมมติฐานของงานวิจัยคือ ความสัมพันธ์ HOMO LUMO และ binding energy จะส่งผลต่อค่า IC50 และประสิทธิภาพในการจับกันของสารยับยั้งกับ Cathepsin K นอกจากนี้งานวิจัยฉบับนี้จะนำชนิดของหมู่ฟังก์ชั่นและประสิทธิภาพในการยับยั้งของสารยับยั้งแต่ละชนิดไปพล็อตเป็นกราฟเพื่อหาแนวโน้มว่าหมู่ฟังก์ชั่นชนิดใดมีแนวโน้มที่จะมีประสิทธิภาพในการยับยั้งที่ดีเพื่อนำไปเป็นแนวคิดในการพัฒนายาที่สามารถรักษาโรคกระดูกพรุนได้ดีมากยิ่งขึ้นในอนาคต