基于网络药理学探究滇黄精抗疲劳作用及其机制.pdf
《基于网络药理学探究滇黄精抗疲劳作用及其机制.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于网络药理学探究滇黄精抗疲劳作用及其机制.pdf(10页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、引文格式:张楠,杨帆,马仲帅,等.基于网络药理学探究滇黄精抗疲劳作用及其机制J.云南农业大学学报(自然科学),2024,39(1):101110.DOI:10.12101/j.issn.1004-390X(n).202212048基于网络药理学探究滇黄精抗疲劳作用及其机制*张楠,杨帆,马仲帅,马舒韵,李曦明,温燕龙,李凌飞*(云南农业大学食品科学技术学院,云南昆明650201)摘要:【目的】基于网络药理学探究滇黄精(Polygonatum kingianum)潜在的抗疲劳机制。【方法】使用中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)、CNKI 和 DrugBank 数据库搜寻滇黄精的主要活性成
2、分,并利用 Swis-sTargetPrediction 数据库预测各活性成分的作用靶点;通过 Disgenet 数据库获取与疲劳有关的靶点;借助Venny2.1.0 和 Cytoscapev3.9.0 构建滇黄精活性成分抗疲劳靶点网络,根据其节点度值筛选滇黄精的主要活性成分。通过 String 数据库构建蛋白质互作(protein-proteininteraction,PPI)网络,通过节点度值筛选滇黄精抗疲劳的关键靶点。使用 DAVID 数据库对筛选的关键靶点进行基因本体论(geneontology,GO)分析及京都基因与基因组百科全书(Kyotoencyclopediaofgenesan
3、dgenomes,KEGG)通路富集分析。使用 AutoDockVina 软件对滇黄精的主要活性成分与抗疲劳关键靶点进行分子对接。【结果】获得滇黄精活性成分 38 种;预测得到滇黄精抗疲劳靶点 30 个;筛选出滇黄精抗疲劳的主要活性成分 3 个,分别是 3-甲氧基大豆苷元、黄芩素和-谷甾醇。PPI 网络分析结果表明:EGFR、STAT3、PTPN11、ERBB2、ESR1 和 JAK2 为滇黄精抗疲劳的关键靶点。GO 分析和 KEGG通路分析表明:滇黄精抗疲劳作用主要涉及 68 个条目和 39 个通路。分子对接结果显示:滇黄精的主要活性成分与抗疲劳关键靶点结合稳定。【结论】本研究通过网络药理学
4、构建了滇黄精活性成分抗疲劳拓扑网络,挖掘出滇黄精抗疲劳的主要活性成分及抗疲劳关键靶点,并对主要活性成分与关键靶点进行分子对接。研究结果为滇黄精的抗疲劳功效提供了理论依据。关键词:滇黄精;抗疲劳;网络药理学;分子对接中图分类号:S567.239.01文献标志码:A文章编号:1004390X(2024)01010110Antifatigue Effect and Mechanism of Polygonatum kingianumBased on Network PharmacologyZHANGNan,YANGFan,MAZhongshuai,MAShuyun,LIXiming,WENYanlo
5、ng,LILingfei(CollegeofFoodScienceandTechnology,YunnanAgriculturalUniversity,Kunming650201,China)Abstract:PurposeToinvestigatethepotentialantifatiguemechanismofPolygonatum kingian-umbasedonnetworkpharmacology.MethodsThemainactiveingredientsofP.kingianumweresearchedfromTraditionalChineseMedicineSystem
6、sPharmacologyDatabaseandAnalysisPlatform(TCMSP),CNKIandDrugBankdatabases,andthepotentialtargetsoftheseactiveingredientsofP.收稿日期:2023-01-05修回日期:2024-01-24网络首发日期:2024-03-15*基金项目:云南省重大科技专项(202402AE090011);云南省教育厅科学研究基金项目(2024Y294)。作者简介:张楠(2000),男,云南昆明人,在读硕士研究生,主要从事药食同源研究。E-mail:*通信作者 Correspondingauthor
7、:李凌飞(1979),女,云南建水人,博士,教授,主要研究从事功能食品研究。E-mail:网络首发地址:https:/ and antifatigue targets of P.kingianum was contructed through Venny 2.1.0 and Cytoscapev3.9.0,andthekeyactiveingredientsofP.kingianumwerescreenedaccordingtothedegreevaluesofnodes.Theprotein-proteininteraction(PPI)networkwasconstructedbytheS
8、tringdatabase,andthekeyantifatiguetargetsofP.kingianumwerescreenedbythedegreevaluesofnodes.GeneOntology(GO)analysisandKyotoEncyclopediaofGenesandGenomes(KEGG)pathwayenrichmentanalysiswereperformedontheobtainedthekeytargetsusingtheDAVIDdatabase.Moleculardockingofkeyingredientstothekeytargetswasperfor
9、medusingAutoDockVinasoftware.ResultsAtotalof38activeingredients,and30potentialantifatiguetargetsofP.kingianumwereobtained.Threemainactiveingredients(3-methoxydaidzein,baicaleinandbeta-sitosterol)ofP.kingianumwerescreened.ThePPInetworkshowedthatEGFR,STAT3,PTPN11,ERBB2,ESR1,andJAK2werethekeytar-getsof
10、antifatigueeffectsofP.kingianum.GOanalysisandKEGGpathwayanalysisshowedthattheantifatigueeffectsofP.kingianuminvolved68itemsand39pathways.Theresultsofmoleculardock-ingshowedthatthemainactiveingredientsofP.kingianumboundstablytothekeytargetsofantifa-tigue.ConclusionAtopologicalnetworkofP.kingianum-act
11、iveingredients-antifatigueiscon-structedthroughnetworkpharmacologyinthisstudy.Themainactiveingredientsandthekeyantifa-tiguetargetsofP.kingianumareexplored,andthemoleculardockingbetweenthemainactivein-gredientsandthekeytargetsiscarriedout.TheresultsprovideatheoreticalbasisfortheantifatigueefficacyofP
12、.kingianum.Keywords:Polygonatum kingianum;antifatigue;networkpharmacology;moleculardocking随着社会的飞速发展,疲劳已成为常见的健康问题,体力疲劳、心理疲劳、脑力疲劳和病理疲劳1会严重影响人们的工作效率并危害人体健康,主要表现为注意力不集中、嗜睡、情绪低落、从事正常活动能力减弱、体力不支等症状2,更有甚者会增加多发性硬化症、脑出血、神经衰弱等疾病的患病率3,长期疲劳会降低人体免疫力,促使病原微生物入侵机体,引发疾病4,过度疲劳甚至会危及生命。滇黄精(Polygonatum k-ingianum)是百合科(L
13、iliaceae)黄精属(Polygonat-um)多年生草本植物,主要分布于云南、贵州、四川等地;其主要成分滇黄精多糖具有增强免疫能力、抗肿瘤、减缓衰老、抗炎等生物活性5-6,滇黄精皂苷具有降血糖、促凝血等作用7,滇黄精黄酮具有抗氧化、抗疲劳等作用8-9。尽管已有报道表明滇黄精具有抗疲劳功效,但目前对滇黄精的抗疲劳作用机制尚不清楚。网络药理学于 2007 年由药理学专家 ANDR-EW 提出,随后应用于众多研究领域。网络药理学旨在针对药物中的某种或多种成分对某种或多种疾病进行分析,它以拓扑网络的形式,强调药物对信号通路进行多途径调控,旨在改善药物的有效性,减少其不良反应,降低新药的研发成本和
14、缩短药物的研发时间10。近年来,网络药理学广泛应用于药物活性成分的作用机制预测研究。李非洲等11通过网络药理学分析方法探讨人参养荣汤治疗慢性疲劳的作用机制,发现其主要通过作用于 MAPK14、NOS2、PTGS2 等多个靶点调控 PI3K/Akt 信号通路发挥抗疲劳作用;高寒等12也利用网络药理学方法探究了刺五加总苷抗疲劳的潜在作用机制,发现刺五加总苷中的 7 种活性成分通过作用于 HSP90AA1、STAT3、VEGFA 等靶点而发挥抗疲劳作用。本研究基于药物靶点途径的研究思路,通过多平台数据库获取滇黄精活性成分及其抗疲劳作用靶点,使用 Cyto-scape 和 Venny2.1.0 软件构
15、建滇黄精活性成分抗疲劳拓扑网络,采用网络药理学分析技术及分子对接技术探索滇黄精抗疲劳的作用靶点及其机制,以期为滇黄精的抗疲劳功效提供理论依据。1 材料与方法1.1检索滇黄精的活性成分通过中药系统药理学数据库与分析平台(Tra-ditionalChineseMedicineSystemsPharmacologyDa-102云南农业大学学报第39卷tabaseandAnalysisPlatform,TCMSP)和 CNKI 数据库查询滇黄精的活性成分。首先,使用 TCM-SP 数据库,设置“HerbName”为“滇黄精”进行搜索,导出其活性成分;其次,使用 CNKI 数据库搜寻与滇黄精活性成分相关
16、的文献并导出。去除上述步骤所获得的重复活性成分,即获得滇黄精的活性成分。在活性成分筛选时,通常需要满足口服利用度大于 30%和生物类药性大于 0.18 的条件13。在本研究中,虽然滇黄精中的一些化学成分(如滇黄精皂苷、薯蓣皂苷、重楼皂苷等)不满足口服利用度和生物类药性的条件,但相关文献14报道了这些活性成分具有显著的药理作用,因此,也将这些成分保留作为滇黄精的活性成分。1.2滇黄精活性成分的靶点预测SwissTargetPrediction 数据库是基于已知化合物的二维和三维结构的相似度,对化合物治疗靶点展开预测分析的工具。本研究通过小分子有机生物活性数据库(PubChem)查询滇黄精活性成分
17、的分子线性输入规范(SMILES)结构式,将其输入到 SwissTargetPrediction 数据库中,并将种属设置为“homosapiens”,选取 Probability0 的靶点,得到滇黄精活性成分潜在靶点的预测结果。1.3滇黄精抗疲劳靶点的筛选在Disgenet(https:/www.disgenet.org/search)数据库的搜索框中输入“Fatigue”(Name:Fatigue;C-UI:C0015672:),选择“SummaryofGene-DiseaseAssociations”,获取与疲劳相关的靶点。由于 1.2节中通过 SwissTargetPrediction
18、预测得到的滇黄精活性成分作用靶点是所有疾病的靶点,因此,需借助 Venny2.1.0 软件进一步筛选出疲劳有关靶点与滇黄精活性成分作用靶点的交集,从而获得滇黄精抗疲劳的靶点。1.4建立滇黄精活性成分抗疲劳靶点网络将 1.1 节和 1.3 节获得的数据导入 Cytoscapev3.9.0 软件中,构建滇黄精活性成分抗疲劳靶点的网络图,其中节点度值越大,则其节点颜色越深。1.5蛋白质互作网络构建将 1.3 节筛选出的靶点上传到 String 数据库,种群选择为“homosapiens”,将相互作用评分调整为最高置信度(highestconfidence)=0.9,隐藏没有相互作用的蛋白靶点,获得蛋
19、白互作(protein-proteininteraction,PPI)网络图,并将所获得的数据导出至 Cytoscape 软件。通过节点度值设置节点大小和颜色,得到 PPI 网络拓扑图。1.6GO 富集分析与 KEGG 通路分析为更好地探究滇黄精抗疲劳靶点涉及的生物学过程及通路,将滇黄精抗疲劳靶点导入至 DA-VID 数据库,在第 1、2、3 列中分别选择“OfficialGeneSymbol”“GeneList”和“HomoSapiens”,根据P0.05 从获得的数据中进一步筛选 GO 富集结果和 KEGG 通路。1.7分子对接分析分子对接技术能直观地显示滇黄精活性成分与作用靶点的结合程度
20、。从 PubChem 中获取滇黄精主要活性成分的 3D 结构,导入至 OpenBa-bel2.3.2 软件,将文件格式转化为 PDB 格式;将关键靶点导入到 PDB 数据库中,得到其 3D 构造的 PDB 格式文件。将所获取的活性成分和靶蛋白导入至 Pymol 软件,活性成分进行加氢处理,靶蛋白进行去水分子处理。使用 AutoDockVina 对主要活性成分与关键靶点进行分子对接,结合能与氢键个数反映了活性成分与关键靶蛋白结合的稳定性,结合能越低,对接的稳定性能越好;对接氢键数量越多,对接之后的化合物构象越稳定。2 结果与分析2.1滇黄精的活性成分通过 TCMSP 和 Drugbank 查询滇
21、黄精的活性成分,将查询到的活性成分进行收集、整理及去除重复数据后,共获得 38 种活性成分(表 1)。2.2滇黄精潜在抗疲劳靶点预测通过 Disgenet 数据库查询到 730 个疲劳相关靶点,通过 SwissTargetPrediction 数据库预测得到滇黄精的所有作用靶点共 129 个,使用 Venny2.1.0筛选到滇黄精的抗疲劳靶点 30 个(图 1)。2.3滇黄精活性成分抗疲劳靶点网络由滇黄精活性成分抗疲劳靶点的网络图(图 2)可知:包含 35 个活性成分、66 个节点、187条边。除滇黄精外,3-甲氧基大豆苷元、黄芩素和-谷甾醇 3 种成分的节点颜色最深,表明它们是滇黄精抗疲劳的
22、主要活性成分。此外,靶点的每 1 个节点均有多条边与之连接,也表明了滇黄精的抗疲劳功效是不同化合物协同作用的结果。2.4蛋白质互作分析拓扑图(图 3)包含 22 个节点,47 条边。滇第1期张楠,等:基于网络药理学探究滇黄精抗疲劳作用及其机制103黄精抗疲劳的关键靶点为表皮生长因子受体(EG-FR)、信号转导及转录激活蛋白 3(STAT3)、蛋白酪氨酸磷酸酶非受体(PTPN11 和 JAK2)、酪氨酸激酶受体 2(ERBB2)以及雌激素受体(ESR1)。2.5滇黄精抗疲劳基因 GO 分析滇黄精抗疲劳关键靶点共涉及 68 个条目。前 30 个条目中(图 4),生物学过程包括 RNA 聚合酶启动子
23、转录正向调节、转录正向调节等 13表 1 滇黄精活性成分Tab.1ActiveingredientsofPolygonatum kingianum编号No.名称name口服利用度/%oralbioavailability生物类药性biologicaldrugproperty1甘草素liquiritigenin32.760.182黄芩苷元baicalein33.520.2133-甲氧基大豆苷元3-methoxydaidzein48.570.244-谷甾醇beta-sitosterol33.940.705谷甾醇sitosterol36.910.756柚皮素5-O-D葡萄糖苷(2R)-7-hydro
24、xy-2-(4-hydroxyphenyl)chroman-4-one71.120.187薯蓣皂苷元diosgenin17.190.8185,4-二羟基黄酮5,4-dihydroxyflavone48.550.199无梗五加苷B(+)-syringaresinol-O-beta-D-glucoside43.350.7710滇黄精皂苷HkingianosideH11滇黄精皂苷IkingianosideI12麦冬皂苷CophiopogoninC13滇黄精苷C(25S)-kingianosideC14滇黄精苷D(25S)-kingianosideD15滇黄精苷E(25S)-kingianosideE
25、16滇黄精苷F(25S)-kingianosideF17滇黄精皂苷EkingianosideE18滇黄精皂苷FkingianosideF19滇黄精苷A(25S)-kingianosideA20滇黄精苷G(25R)-kingianosideG21滇黄精皂苷KkingianosideK22纤细薯蓣皂苷gracillin27.390.0623薯蓣皂苷dioscin17.750.0624重楼皂苷parissaponin25滇黄精皂苷AkingianosideA26滇黄精皂苷BkingianosideB27funkiosideC28滇黄精皂苷CkingianosideC29滇黄精皂苷Dkingianos
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 网络 药理学 探究 黄精 疲劳 作用 及其 机制
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。