网上买彩app 基于网络药理学与分子对接技术的金花清感颗粒防治新式冠状病毒肺热的 湮没药效物质钻研

正文:

择要:方针 探究金花清感颗粒防治新式冠状病毒肺热(COVID-19)的湮没物质基础。形式 采用中药体系药理学分析平台(TCMSP)检索金花清感颗粒中11味药材所含化学成分与作用靶点。借助Uniprot数据库查询靶点对答基因,采用Cytoscape柔件构建“药材-成分-靶点”网络,行使DAVID对有关靶点进走GO功能与KEGG通路富集分析。通太甚子对接评价“药材-成分-靶点”网络中中央成分与新式冠状病毒(SARS-CoV-2)3CL水解酶及血管主要素转化酶II(ACE2)的结配相符用。效果 金花清感颗粒“药材-成分-靶点”网络包含154个化相符物和276个有关靶点,关键靶点涉及PTGS2、HSP90AB1、HSP90AA1、PTGS1、NCOA2等。GO功能富集分析得到278个条现在,主要涉及ATP结相符、转录因子活化、细胞凋亡进程调控等。KEGG通路富集得到127条信号通路,涉及TNF、PI3K/Akt及HIF-1等与肺毁伤珍惜有关通路。分子对接表现金花清感颗粒中素等中央成分与SARS-CoV-2 3CL水解酶及ACE2的亲和作用较益。结论 金花清感颗粒能够始末众成分结相符SARS-CoV-2 3CL水解酶及ACE2作用于PTGS2、HSP90AB1、HSP90AA1、PTGS1、NCOA2等靶点调节有关信号通路,从而防治COVID-19。

2019年12月以来,中国湖北省武汉地区发现新式冠状病毒感染的肺热患者,随后疫情开起快捷蔓延全国。截至3月8日24时,据31个省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团通知,累计通知确诊病例80 735例,现存重症患者5 111例[1]。世界卫生布局将其列为国际关注的突发公共卫生事件,并将新式冠状病毒感染的肺热命名为“COVID-19”(coronavirus disease 2019)[2]。国际病毒分类委员会将新式冠状病毒命名为“SARS-CoV- 2”,具有传播快捷、传染性强、人群远大易感等特点,并以发热、乏力及干咳等行为临床主要症状,重症患者则展现呼吸难得、呼吸拮据综相符征及脓毒性息克等[3]。现在,临床尚未展现针对SARS-CoV-2的有效且特异性药物与疫苗,西医主要采用传统的抗病毒药物进走治疗,其不良逆答较大且必定水平上匮乏循证按照[4]。中医具有集体不悦目与辨证施治的上风,对该类疫病的意识悠久历史,积累了一系列走之有效的治疗形式。在国家卫生健康委发布的《新式冠状病毒肺热诊疗方案(试走)》(以下简称《诊疗方案》)第三版至第七版中,中药处方与成方制剂对迥异时期COVID-19患者的行使均取得良益的临床疗效。

金花清感颗粒是在2009年北京地区H1N1流感通走期间,北京市中医药管理局布局中西医学行家攻关论证,参考《伤寒论》《瘟疫论》《温病条辨》等中医经典古籍中的百余个处方,借鉴临床行家收获,历经逆复筛选并优化而成[5]。金花清感颗粒组方来源于银翘散和麻杏石甘汤方的添减,由金银花、石膏、炙麻黄、知母、连翘、苦杏仁、黄芩、牛蒡子、薄荷、青蒿、浙贝母、甘草共12味药材构成,具有疏风宣肺、清热解毒之奏效[6]。组方药味以苦寒药为主,可用于外感时邪引发的发热,凶寒轻或不凶寒,咽红肿痛,咳嗽或咳而有痰[7]。在《诊疗方案》第四版至第七版中,均将金花清感颗粒行为对处医学不悦目察期中具有乏力伴发热症状的保举中成药[8-11]。据张伯礼院士介绍,现在已开展的关于金花清感颗粒治疗COVID-19的2项钻研外明,该方对于轻度及清淡型患者疗效实在,主要表现在退热时间、症状、核酸转阴时间及热症摄取方面网上买彩app,且有效控制轻症患者的转重率[12]。所以网上买彩app,采用生物新闻学手腕网上买彩app,对金花清感颗粒防治COVID-19湮没的化学与生物学特征进走初步分析,可为该方进一步的实验钻研与二次开发奠定基础。网络药理学是行使体系生物学、高通量筛选、网络分析及网络可视化等众栽技术,展现“疾病-基因-靶标-药物”相互作用复杂体系,从集体性与体系性的角度探析药物对机体疾病网络的干预与影响[13]。基于药物与药物之间结构、奏效等方面的相通性,结相符机体靶标分子、生物效答的复杂相互作用有关,始末构建药物-药物、药物-靶标等网络,可有效展望药物功能或特定功能所对答的药物,是现在中药药效物质基础钻研的主要手腕之一[14]。分子对接技术是一栽基于受体大分子三维结构与配体化相符物的结配相符用,始末计算物理化学参数评价二者间的相互作用,从而达到辅助药物筛选的方针,现已普及用于基于特定靶标的中药及复方活性成分钻研[15]。本钻研采用网络分析结相符分子对接技术,探讨金花清感颗粒中抗COVID-19的湮没物质基础与作用机制,以期为金花清感颗粒防治COVID-19挑供科学按照与临床行使参考。

1 原料

本钻研原料为数据库与数据分析柔件,其中数据库包括中药体系药理学数据库与分析平台(TCMSP,http://tcmspw.com/)[16]、靶点蛋白数据库UniProt(https://www.uniprot.org/)[17]、基因功能与信号通路富集分析数据库DAVID(https:// david.ncifcrf.gov/home.jsp)[18]、RSCB蛋白质结构数据库PDB(https://www.rcsb.org/)[16]、幼分子化相符物结构查询数据库PubChem(https:// pubchem.ncbi. nlm.nih.gov/)[19];分析柔件包括网络拓扑分析柔件Cytoscape 3.2.1[20]、分子对接柔件AutoDock Vina、Open Bable GUI、Sybyl[4]及数据可视化柔件Graphpad Prism 8、Discovery Studio及在线绘图站Omishare(http://www.omicshare.com/ tools/index.php/)。

2 形式

2. 1金花清感颗粒中活性化相符物及靶标蛋白的筛选

始末TCMSP,以金花清感颗粒中所含11味药材为关键词检索其化学成分。以口服生物行使度(oralbioavailability,OB)及类药性(drug like,DL)为指标进一步遴选各药味中化学成分[16]。其中,筛选金银花、炙麻黄、石膏、苦杏仁、黄芩、连翘、浙贝母、知母、牛蒡子、青蒿、薄荷化相符物中相符OB≥30%且DL≥0.18的化学成分、甘草相符OB≥50%且DL≥0.18的化学成分行为活性成分,并下载有关化相符物的靶点新闻。

2. 2靶标蛋白基因名实在定及“成分-靶点”网络的构建

始末UniProt数据库查找有关靶标蛋白的基因名,将查询到的靶点蛋白名称转化为响答基因简称,将药物与成分和成分与靶点数据导入Cytoscape 3.2.1柔件中,将2个网络相符并构建“药材-成分-靶点”网络[20]。

2. 3靶点的通路分析

为探究靶标蛋白信号转导途径与功能,将筛选得到的金花清感颗粒湮没作用靶点导入DAVID数据库,始末输入靶基因名称列外并限定物栽为人,进走GO生物学过程和KEGG信号通路富集分析[3],选取前20个条现在,并用Graphpad柔件和在线绘图站Omishare将其效果绘制柱状图与气泡图进走可视化。

2. 4“成分-靶点”的分子对接

最先,从RSCB蛋白质结构数据库(PDB)中下载SARS-CoV-2 3CL水解酶的晶体复相符物(PDB ID:6LU7)和血管主要素转化酶II(ACE2)的晶体复相符物(PDB ID:1R42)用于分子对接钻研[16],再行使Discovery Studio柔件对靶蛋白中进走修饰,移除其中的配体和非蛋白分子(如水分子等),保存为pdb格式文件,并行使OpenBable GUI柔件将其转化为pdbqt格式文件。从PubChem数据库获取幼分子化相符物的2D结构,并行使Sybyl柔件对其进走能量优化,并行使Open Bable GUI柔件将其转化为pdbqt格式文件。末了,行使AutoDockVina对其进走分子对接,结相符能幼于0表明受体与配体间能够自愿结相符,钻研选取结相符能≤−5.0 kcal/mol的活性成分行为金花清感颗粒治疗COVID-19靶点的筛选按照[4]。

3 效果与分析

3. 1活性成分的筛选

始末TCMSP检索到金花清感颗粒中11味药材(生石膏除外)的化相符物共计1 817个,其中金银花含236个,麻黄含363个,苦杏仁含113个,黄芩含143个,连翘含150个,浙贝母含17个,知母含81个,牛蒡子含144个,青蒿含126个,薄荷含164个,甘草含280个。金银花、麻黄、苦杏仁、黄芩、连翘、浙贝母、知母、牛蒡子、青蒿、薄荷筛选出活性成分(OB≥30%且DL≥0.18,无靶点蛋白的化相符物删除)共157个,其中金银花17个,麻黄22个,苦杏仁16个,黄芩32个,连翘20个,浙贝母5个,知母12个,牛蒡子5个,青蒿19个,薄荷9个。筛选甘草活性成分42个(OB≥50%且DL≥0.18),如图1所示。金花清感颗粒片面化相符物基本新闻如外1所示。

3. 2“药材-成分-靶点”相互作用网络

“药材-成分-靶点”网络如图2 所示,其中绿色方框代外靶点基因,蓝色圆圈代外化相符物,红色三角代外药材,共包括441个节点(11栽药材节点、154个化相符物节点、276个靶点节点)和2 235条边。其中一个节点的度值代外网络中与节点连接的路线数现在。始末拓扑学性质中的中央度值(betweenness centrality)、亲中央度值(closeness centrality)和等级值(degree)3个因素筛选网络中较大的节点进走分析,进而确定关键的化相符物或者靶点。

从化相符物角度分析,有18%的化相符物作用靶点≥20个,其中作用靶点≥30个的化相符物有22个,通太甚析化相符物-靶点的中央度值、亲中央度值及等级值等发现,排名前10位的化相符物别离为MOL000098、MOL000422、MOL000006、MOL000173、MOL000358、MOL000392、MOL004328、MOL002714、MOL004373、MOL000449,别离能与140、57、54、41、36、34、33、33、32、28个靶点蛋白发生作用。从靶点的角度分析,有7.6%的靶点相互作用的化相符物大于30,其中作用靶点≥40个化相符物的靶点有13个,排名前10的靶点为PTGS2、HSP90AB1 HSP90AA1、PTGS1、NCOA2、AR、NOS2、PRSS1、SCN5A、ESR1、DPP4别离能与123、100、82、75、72、69、65、62、59、55个化相符物发生相互作用。

3. 3GO及KEGG靶点通路富集分析

如图3所示,始末采用DAVID中GO富集分析得到GO条现在(P<0.05),包含192个生物过程(biological process,BP)条现在、36个条现在涉及细胞构成(cellularcomponent,CC)、50个分子功能(molecular function,MF)条现在,主要涉及ATP结相符、转录因子活化、热症逆答、细胞凋亡进程调控等与肺毁伤有关生物作用。

KEGG通路富集分析筛选得到127条(P<0.05)信号通路,涉及膀胱癌、前线腺癌、胰腺癌、幼细胞肺癌、非幼细胞肺癌及T细胞受体通路等,其中乙型肝热通路涉及E2F1、TNF、MMP9、ELK1、

NFKBIA、CXCL8、FASLG等基因;膀胱癌通路涉及E2F1、EGFR、ERBB2、MMP9、TP53、CXCL8、RB1等基因;前线腺癌通路涉及E2F1、HSP90AB1、ERBB2、NFKBIA、PTEN、CTNNB1、AKT1等基因;胰腺癌通路涉及PIK3CG、E2F1、EGFR、RELA、ERBB2、TP53、BCL2L1等基因;幼细胞肺癌通路涉及PIK3CG、E2F1、PTGS2、RELA、TP53、NFKBIA、RB1等基因;非幼细胞肺癌涉及AKT1、EGFR、E2F1、PIK3CG、PRKCA、MAPK1、CCND1等基因;T细胞受体通路涉及PIK3CG、IL4、TNF、RELA、NFKBIA、IL10、AKT1等基因;选P值较幼的20个通路进走可视化,效果见图4。

3. 4金花清感颗粒中中央化相符物作用于SARS- CoV-2 3CL水解酶和ACE2的分子对接

清淡认为配体与受体相互作用的亲和力越强,所需能量越少,其发生作用的能够性越大。分子对接的效果表现,将金花清感颗粒在“药材-成分-靶点”网络中的中央度值、亲中央度值及等级值综相符排名前10位的活性化相符物及5栽临床治疗药物与SARS-CoV-2 3CL水解酶和ACE2别离进走分子对接,效果见外2。这些化相符物与2个酶之间的亲和能均矮于5.0 kcal/mol,外明金花清感颗粒中的中央活性化相符物与这两个酶均有较益的结相符活性。其中,与SARS-CoV-2 3CL水解酶亲和能较矮的化相符物别离为山柰酚(亲和能为−7.8 kcal/mol)、黄芩素(亲和能为−7.7 kcal/mol)和木犀草素(亲和能为−7.5 kcal/mol)。与此同时,这些化相符物与ACE2的亲和能均矮于−7.0 kcal/mol,与已报道的文献相符,且其与蛋白之间的相互作用也已报道。此外,与两个蛋白之间亲和结相符能较矮的化相符物还包括豆甾醇、脱水淫羊藿素、β-谷甾醇和芒柄花黄素,为了进一步钻研这些化相符物与蛋白之间的相互作用,对这4个化相符物与蛋白之间的相互作用进走进一步分析,其效果见图5。

4 商议

吾国至稀奇3 000年的疫病历史,自《史记》记载公元前243年“天下疫”开起,共发生大疫500余次[21]。历经在实践中一连追求与深入,中医对于疫病的意识和诊治,总结了大量的临床用药经验,形成了针对疫病稀奇且齐全的理论体系。近代以来,中医药在乙型脑热、SARS、H1N1流感等宏大疫情防控中发挥主要作用,验证并竖立了一系列的走之有效的诊疗方案并因袭至今[22]。自武汉COVID-19疫情暴发通走以来,吾国先后颁布7版《诊疗方案》,此外全国28个省市自治区也相继发布地区方案,在有关疫苗研制相对滞后,特异性药物匮乏的情况下,中医药已逐渐从以前疫情防控的参与者变为疫情治疗的主力军。COVID-19属于中医的“疫病”周围,病因众归于“湿或湿热之邪”为主,其中央病机荟萃于“寒、湿、热、瘀、闭、虚”等证候要素[21]。初期以“解毒袪邪”为主,后期以“扶助正气”为主,总体的治疗原则以“疏外透邪,宣肺肃降,通腑泻浊,理气活血”,使得阴阳汇通,阴平阳秘[23]。

金花清感方是针对甲型H1N1流感治疗的方剂,由具有2 000众年治疗发热性传染病用药经验的“麻杏石甘汤”与具备200众年治疗温热疫病的“银翘散”调配组相符而成[7]。该方在治疗流感风热犯肺证的双盲随机对照临床试验中,可降矮患者退热时间及退热率,改善以发热、头身疼痛、咽红咽痛为主症的中医临床证候外现,挑高病毒转阴率,且证实在通例剂量治疗下坦然有效[5]。从临床外现来望,H1N1流感以“热毒”为主,COVID-19以“湿毒疫”为主,二者固然病机病因迥异,但发热是其同性特征[19]。在金花清感颗粒药理作用钻研方面,其可降矮流感病毒肺热幼鼠模型的物化亡率,拉长生存时间,并缩短肺布局病变[7]。在本方构成药味中,金银花、连翘、甘草、黄芩等众栽药材挑取物与成分具有抗流感病毒或呼吸道相符胞病毒作用[24-28]。金花清感颗粒行为《诊疗方案》所保举中成药,其解热与抗病毒双重作用能有效改善COVID-19患者的临床症状。所以,本实验采用网络药理学及分子对接技术,进一步对金花清感颗粒中湮没的活性成分进走发掘,并探讨其能够的作用机制。

网络药理学分析效果表现,金花清感颗粒中主要活性成分和综相符评分最高的10个化学成分中有8个黄酮类及2个甾醇类化相符物。将10栽化学成分别离与SARS-CoV-23CL水解酶和ACE2进走分子对接,表现其结相符能力均优于临床保举用化学药瑞德西韦、洛匹那韦及利托那韦,并与利巴韦林相近,进一步证实了网络药理学的成分筛选效果。综相符对两栽酶的结相符能力,外明金花清感颗粒中芒柄花黄素、豆甾醇、β-谷甾醇、往甲脱水淫羊藿黄素为湮没的抗COVID-19活性成分。网络药理学所展望的排名前3的靶点别离为PTGS2、HSP90AB1、HSP90AA1。结相符现有报道与KEGG分析效果,表现与肺热有关的信号通路主要有TNF、PI3K/Akt等,涉及病毒、细菌、免疫调节及热症逆答等众方面生物效答[29]。金花清感颗粒中关键成分是否可始末作用于PTGS2、HSP90AB1、HSP90AA1调节有关通路达到改善COVID-19作用仍需有关实验钻研进一步证实与探讨。

现在,原由对SARS-CoV-2开展有关体内外钻研所需实验条件的局限,采用大数据网络分析及虚拟辅助药物设计对抗COVID-19药物进走初步筛选表现必定的技术上风。已有学者采用该类形式对中药方剂抗COVID-19的活性成分进走展望。始末总结已有报道发现,固然藿香正气口服液、达原饮、清肺排毒汤、抗病毒颗粒等一线临床用药在药味构成上具有迥异,而对其所展望筛选得到的抗COVID-19中央化相符物中大众存在黄芩素、槲皮素、木樨草素等黄酮类物质[30-31]。结相符本文钻研效果,同样证实了黄芩素、木犀草素等黄酮类成分能够对COVID-19具有药效作用,除此之外,并进一步发现了往甲脱水淫羊藿黄素、β-谷甾醇和豆甾醇的湮没活性。所以,以众栽临床有效制剂中所筛选得到的共性成分为载体,开展抗SARS-CoV-2有关实验钻研,有利于推动源于中药的抗冠状病毒药物的开发与行使。

综上所述,本钻研基于网络分析与分子对接技术,以金花清感颗粒为钻研对象,对其中所含的化学成分、作用靶标及其关键药效成分与ACE2的结相符能力进走分析,初步追求了金花清感颗粒用于防治COVID-19能够的物质基础与作用机制。本钻研可为进一步针对中药活性成睁开展抗COVID-19药物的筛选和评价挑供数据声援和理论按照。

作者:龚普阳,顾 健

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本文发于家电圈,作者为贺扬,经亿欧家居编辑,供行业人士参考。

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posted @ 20-05-26 02:34  作者:admin  阅读量:

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