基于网络药理学和分子对接技术探讨人参抵抗心肌肥大的研究

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目的:运用网络药理学和分子对接的方法,研究人参治疗心肌肥大的潜在靶点和作用机制。方法:(1)通过中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)检索人参的所有化合物,然后通过整理去重数据后,获得人参的关键有效成分,并通过Uniprot数据库查找人参的对应靶点基因。通过TCD数据库、Genecards数据库、Disgenet数据库搜索心肌肥大疾病的相关靶点基因,进而应用Venn Diagram系统平台筛选出人参活性成分和心肌肥大疾病的交集靶点基因。(2)应用Cytoscape3.7.2软件构建出“药物成分-疾病靶点”网络关系图。然后,通过String系统平台、Cytoscape3.7.2软件绘制PPI蛋白互作网络图,应用Cytoscape3.7.2插件中的analyze network计算网络中单个节点参数。通过Rstudio语言包中的clusterprofiler包进行基因本体(GO)功能富集分析和KEGG通路的富集分析,并利用Rstudio语言包中的ggplot2包对结果进行可视化处理和分析。选择生物过程、细胞结构和分子功能3个模块绘制GO分析柱状图,同时绘制KEGG高级气泡图,最后采用Rstudio语言包中的Pathview包绘制KEGG信号通路图并进行通路注释。(3)利用Auto Dock Vina_1.1.2对活性成分和关键靶点进行分子对接实验,验证其相互作用活性。结果:(1)在本研究中一共收集到人参药物的活性成分共190个,以OB≥30%和DL≥0.18为限定条件,共得到人参关键化合物22个,人参对应靶点114个及心肌肥大的相应靶点660个,制作Venn交集图,最终得到“药物-疾病”交集靶点基因共34个,即为人参对心肌肥大具有潜在治疗作用的核心靶点。(2)应用Cytoscape3.7.2软件进行可视化处理和分析,绘制出“活性成分-靶点-疾病”网络图。网络分析显示关键靶蛋白有AKT1、NOS3、PTGS2、PPARG等;药物成分-疾病靶点网络图显示PTGS2、PTGS1、ADRB2、SCN5A等靶点排名靠前;c GMP-PKG信号通路、NF-κB信号通路、HIF-1信号通路、TNF信号通路、心肌细胞中肾上腺素信号通路、钙信号通路、VEGF信号通路等是主要生物途径。同时应用Rstudio语言包中的Pathview包绘制四种信号通路图并对信号通路进行注释,结果表明人参的活性成分可能通过参与多种信号通路实现抵抗心肌肥大的作用。(3)通过PPI蛋白网络互作图,选择出最优的四对靶点与活性成分,分别为AKT1和山奈酚(kaempferol)、NOS3和山奈酚、PPARG和灌木远志酮(AFrutinone A)、PTGS2和山奈酚。利用Auto Dock Vina_1.1.2对以上四对最好的活性成分和关键靶点进行分子对接实验。结果表明这四组靶点与活性成分具有较好的结合活性,而且结合体构象稳定,表明这些可能为人参治疗心肌肥大的关键成分和靶点。结论:结果表明人参可以通过多靶点、多通路达到抑制心肌肥大的作用,为深入研究其物质基础及作用机制奠定了基础。
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