基于网络药理学和分子对接分析金银花缓解牛氧化应激的分子机制.pdf
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1、中国畜牧兽医 ,():C h i n aA n i m a lH u s b a n d r y&V e t e r i n a r yM e d i c i n e基于网络药理学和分子对接分析金银花缓解牛氧化应激的分子机制刘魏魏,张宇欣,周炜炜,戴小枫,付弘赟,雒文捷,李秀梅(中国农业科学院饲料研究所,农业农村部饲料生物技术重点实验室,北京 ;哈尔滨商业大学药学院,哈尔滨 ;青海省饲草料技术推广站,西宁 ;青海省畜牧总站,西宁 )摘要:【目的】分析预测金银花缓解牛氧化应激的潜在活性成分和靶点,探讨其可能的作用机理.【方法】利用中药系统 药 理 学 分 析 平 台(T CM S P)和 文 献
2、 查 找 的 方 式 搜 集 金 银 花 的 活 性 成 分,使 用T CM S P和S w i s s T a r g e t P r e d i c t i o n数据库查找活性成分对应的靶点,在N C B I数据库的G e n e平台收集牛氧化应激相关基因.使用S T R I NG数据库和C y t o s c a p e 软件构建并分析金银花与牛氧化应激蛋白蛋白相互作用网络.利用D AV I D数据库对交集靶点进行G O功能和K E G G通路富集分析.通过A u t o D o c k软件进行分子对接验证关键活性成分与核心靶点的结合活性.【结果】共获得 个金银花有效活性成分,涉及 个
3、与牛氧化应激相关的靶点.其中槲皮素、山柰酚、木犀草素、芦丁、金圣草黄素等为金银花缓解牛氧化应激的关键活性成分,肿瘤坏死因子(T N F)、前列腺素内过氧化物合酶(P T G S)、连环蛋白(C T NN B)、血清白蛋白(A L B)、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(C A S P)、过氧化氢酶(C A T)、肿瘤蛋白p (T P )等为金银花缓解牛氧化应激的核心靶点.G O功能和K E G G通路富集分析显示,靶点的作用涉及生物过程、细胞组分和分子功能个方面,并参与到缺氧诱导因子信号通路、过氧物酶体、MA P K信号通路等多条代谢通路.分子对接结果验证了金银花的关键活性成分槲皮素、山柰酚、木犀草素与
4、核心靶点TN F、P T G S、C TNN B、A L B、C A S P、C A T、T P 均有较好的结合活性.【结论】本研究结果揭示了金银花缓解牛氧化应激的潜在活性成分为槲皮素、山柰酚、木犀草素等,作用靶点为TN F、P T G S、C TNN B 等,为金银花作为功能性饲料添加剂的开发和后续研究提供理论参考.关键词:金银花;牛;氧化应激;网络药理学;分子对接中图分类号:S 文献标识码:AD o i:/j c n k i 开放科学(资源服务)标识码(O S I D):收稿日期:基金项目:中央级公益性科研院所基本科研业务费专项()联系方式:刘魏魏,E m a i l:l i u w e
5、i w e i c a a s c n.通信作者李秀梅,E m a i l:l i x i u m e i c a a s c nM e c h a n i s mo fL o n i c e r a e J a p o n i c a eF l o sA l l e v i a t i n gO x i d a t i v eS t r e s si nC a t t l eB a s e do nN e t w o r kP h a r m a c o l o g ya n dM o l e c u l a rD o c k i n gL I U W e i w e i,Z HANGY u
6、 x i n,Z HOU W e i w e i,D A IX i a o f e n g,F U H o n g y u n,L UO W e n j i e,L IX i u m e i(K e yL a b o r a t o r yo fF e e dB i o t e c h n o l o g y,M i n i s t r yo fA g r i c u l t u r ea n dR u r a lA f f a i r s,I n s t i t u t e o fF e e dR e s e a r c h,C h i n e s eA c a d e m yo fA g
7、r i c u l t u r a lS c i e n c e s,B e i j i n g ,C h i n a;S c h o o l o fP h a r m a c y,H a r b i nU n i v e r s i t yo fC o mm e r c e,H a r b i n ,C h i n a;Q i n g h a iF o r a g eT e c h n o l o g yP r o m o t i o nS t a t i o n,X i n i n g ,C h i n a;Q i n g h a iP r o v i n c i a lA n i m a
8、 lH u s b a n d r yS t a t i o n,X i n i n g ,C h i n a)A b s t r a c t:【O b j e c t i v e】T h ea i m o ft h i ss t u d y w a st oa n a l y z ea n dp r e d i c tt h ep o t e n t i a la c t i v ei n g r e d i e n t sa n dt a r g e t so fL o n i c e r a eJ a p o n i c a eF l o st oa l l e v i a t eo x
9、 i d a t i v es t r e s si nc a t t l ea n de x p l o r e i t sp o s s i b l em e c h a n i s mo f a c t i o n【M e t h o d】T h e a c t i v e i n g r e d i e n t so fL o n i c e r a e J a p o n i c a e中国畜牧兽医 卷F l o sw e r e c o l l e c t e d u s i n g T r a d i t i o n a l C h i n e s e M e d i c i n
10、 e D a t a b a s e a n d A n a l y s i s P l a t f o r m(T CM S P)a n dl i t e r a t u r es e a r c h,a n dt h et a r g e t sc o r r e s p o n d i n gt ot h ea c t i v ei n g r e d i e n t sw e r ei d e n t i f i e du s i n g T CM S Pa n dS w i s s T a r g e t P r e d i c t i o nd a t a b a s e s,a
11、n do x i d a t i v es t r e s si nc a t t l e r e l a t e dg e n e sw e r ec o l l e c t e di nt h eg e n ep l a t f o r mo ft h eN C B Id a t a b a s e T h eS T R I NGd a t a b a s ea n dC y t o s c a p e s o f t w a r ew e r eu s e dt oc o n s t r u c ta n da n a l y z et h ep r o t e i n p r o t
12、e i ni n t e r a c t i o nn e t w o r ko fL o n i c e r a eJ a p o n i c a eF l o sa n do x i d a t i v es t r e s si nc a t t l e G Of u n c t i o na n d K E G Gp a t h w a ye n r i c h m e n ta n a l y s i so ft h ei n t e r s e c t i o nt a r g e t s w e r ep e r f o r m e d u s i n gt h e D AV I
13、 Dd a t a b a s e M o l e c u l a r d o c k i n gw a sp e r f o r m e db yA u t o D o c ks o f t w a r e t ov e r i f y t h eb i n d i n ga c t i v i t yo fk e ya c t i v e i n g r e d i e n t s t ot h ec o r e t a r g e t s【R e s u l t】T h e r ew e r e a c t i v e i n g r e d i e n t so fL o n i c
14、e r a eJ a p o n i c a eF l o s,w h i c hw e r ei n v o l v e di n t a r g e t sr e l a t e dt oo x i d a t i v es t r e s si nc a t t l e Am o n gt h e m,q u e r c e t i n,k a e m p f e r o l,l u t e o l i n,r u t i na n dc h r y s e r i o lw e r et h ek e ya c t i v ei n g r e d i e n t so fL o n
15、i c e r a eJ a p o n i c a eF l o st oa l l e v i a t eo x i d a t i v e s t r e s s i nc a t t l e,a n d t u m o rn e c r o s i s f a c t o r(T N F),p r o s t a g l a n d i n e n d o p e r o x i d es y n t h a s e(P T G S),c a t e n i nb e t a (C T NN B),s e r u m a l b u m i n(A L B),c a s p a s e
16、(C A S P),c a t a l a s e(C AT)a n d t u m o rp r o t e i np (T P )w e r e t h e c o r e t a r g e t st oa l l e v i a t eo x i d a t i v es t r e s si nc a t t l e G Of u n c t i o n a le n r i c h m e n ta n d K E G G p a t h w a ya n a l y s i ss h o w e dt h a tt h et a r g e t s w e r ei n v o
17、l v e di n b i o l o g i c a lp r o c e s s,c e l lc o m p o n e n ta n d m o l e c u l a rf u n c t i o n,a n dw e r ei n v o l v e di n m u l t i p l em e t a b o l i cp a t h w a y ss u c ha sH I F s i g n a l i n gp a t h w a y,p e r o x i s o m e,a n d MA P K s i g n a l i n g p a t h w a y M o
18、 l e c u l a r d o c k i n g c o n f i r m e d t h a t q u e r c e t i n,k a e m p f e r o l a n d l u t e o l i n,t h ek e ya c t i v e i n g r e d i e n t so fh o n e y s u c k l e,h a v eg o o db i n d i n ga c t i v i t i e s t ot h ec o mm o nc o r et a r g e t sT N F,P T G S,C T NN B,A L B,C A
19、 S P,C ATa n dT P 【C o n c l u s i o n】T h er e s u l t so f t h es t u d yr e v e a l e dt h ep o t e n t i a l a c t i v e i n g r e d i e n t so fL o n i c e r a eJ a p o n i c a eF l o st oa l l e v i a t eo x i d a t i v es t r e s si nc a t t l ew e r eq u e r c e t i n,k a e m p f e r o l,l u
20、 t e o l i n,e t c,a n dt h ep o t e n t i a la c t i o nt a r g e t s w e r e T N F,P T G S,C T NN B,e t c,p r o v i d i n g t h e o r e t i c a lr e f e r e n c e sf o rt h ed e v e l o p m e n t a n ds u b s e q u e n t r e s e a r c ho fL o n i c e r a eJ a p o n i c a eF l o sa sa f u n c t i o
21、 n a l f e e da d d i t i v e K e yw o r d s:L o n i c e r a eJ a p o n i c a eF l o s;c a t t l e;o x i d a t i v es t r e s s;n e t w o r kp h a r m a c o l o g y;m o l e c u l a rd o c k i n g当牛受到外界不良环境刺激(如环境温度过高、饲粮结构不合理、管理条件不完善等)或处于自身特殊生产时期(如围产期、泌乳期)会受到氧化应激的影响 .高温导致的氧化应激会使肉牛采食量下降、产肉性能降低、肉品质变差.围产
22、期奶牛会经历代谢和生理状态的剧烈变化,极易产生氧化应激,导致免疫力下降,机体对病原微生物更加易感,甚至引发乳房炎、酮病、胎衣滞留等疾病.高产奶牛因长时间、高产量的产奶,乳腺组织负荷较大,使奶牛长期处于氧化应激状态,影响产奶量和乳品质.可见,氧化应激会严重影响牛的生产性能、健康状态、泌乳寿命,甚至导致相关疾病的发生,给肉牛生产及奶业均造成巨大的经济损失.在饲粮中添加外源抗氧化物质可有效缓解牛的氧化应激,其中,天然植物由于种类繁多,来源广泛,抗氧化效果优异,成为研究的热点 .金银花是农业部饲料原料目录中规定的一种可饲用天然植物,也是一味药食同源的传统中草药.其主要生物活性成分有黄酮类、有机酸类、挥
23、发油和三萜类,具有解热、抗氧化、抗炎、抗病毒、调节免疫等多种生物学功能.近几年,随着减抗禁抗政策的实施,金银花作为一种用于畜禽养殖的抗生素替代品越来越受到重视.研究表明,金银花及其提取物能有效缓解氧化应激对牛的损伤,降低奶牛促炎因子水平,提高总抗氧化能力和超氧化物歧化酶浓度;提高内分泌及免疫功能,缓解热应激对奶牛的影响;促进热应激导致的肉牛骨骼肌纤维结构损伤的修复,改善肉牛的抗氧化性能 .然而,金银花所含成分复杂,其作用于牛氧化应激的活性成分及药效机制仍不明确.网络药理学通过多学科的交叉应用和整体生物网络的分析与再整合,对构建的疾病靶点药物互作网络进行分析,揭示药物与作用靶点间的关系,整体性、
24、系统性地阐释药物作用机制 .中草药因期刘魏魏等:基于网络药理学和分子对接分析金银花缓解牛氧化应激的分子机制其多成分、多靶点、多途径、系统调控的特点,非常适合使用网络药理学研究其作用机制 .本研究利用网络药理学和分子对接方法,探究金银花缓解牛氧化应激的药效物质基础及其潜在的作用机制,以期为金银花在牛生产中的进一步开发利用提供理论参考.材料与方法 金银花活性成分及靶点的筛选通过 中 药 系 统 药 理 学 分 析 平 台(T CM S P,h t t p s:t c m s p w c o m/t c m s p p h p)收集金银花的化学成分,筛选条件设置为化合物口服生物利用度(o r a l
25、b i o a v a i l a b i l i t y,O B),类 药 性(d r u g l i k e n e s s,D L),并通过相关文献的查阅,对金银花的活性成分进行搜集补充 .使用T CM S P和S w i s s T a r g e t P r e d i c t i o n数 据 库(h t t p:wwws w i s s t a r g e t p r e d i c t i o n c h/)查找化合物的靶点.通过U n i p r o t平台(h t t p s:www u n i p r o t o r g/)对收集到的靶点名称进行标准化校正.利用C y t
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- 基于 网络 药理学 分子 对接 分析 金银花 缓解 氧化 应激 机制
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