基于网络药理学和分子对接探究文旦柚皮精油的主要功效.pdf

第 卷 第 期 年 月 文章编号:()中图分类号:文献标识码:基于网络药理学和分子对接探究文旦柚皮精油的主要功效曾丽兰 朱麒靖 朱 萍 刘小英 吴碧君 周北斗(莆田市农业科学研究所 福建 莆田 仙游县农业农村局 福建 仙游 莆田学院 药学与医学技术学院 福建 莆田 )摘 要:利用网络药理学和分子对接探究文旦柚皮精油的主要功效 首先 通过文献和数据库进行活性成分的收集与筛选、靶点的预测 构建成分靶点数据集 导入 软件构建网络 获取靶点信息 然后 筛选出主要靶点 利用 系统进行富集和通路分析 利用 软件进行分子对接试验 最后 筛选得到文旦柚皮精油有效活性成分 个 共 个靶点 主要涉及化学致癌、雌激素信号、癌症和神经退行性等生物学过程中的多条信号通路 初步揭示了文旦柚皮精油的主要药理学机制和功效 为其进一步开发提供了理论参考关键词:文旦柚皮 精油 网络药理学 分子对接 主要功效 收稿日期:基金项目:福建省自然科学基金资助项目()莆田市科技计划项目()福建省山河药业有限公司横向项目()作者简介:曾丽兰()女福建德化人农艺师硕士主要从事果树学研究 通讯作者:周北斗()男福建德化人副教授、执业药师博士主要从事药物合成与网络药理学的研究 ():.:第 期曾丽兰 等:基于网络药理学和分子对接探究文旦柚皮精油的主要功效 引言柚子 又名文旦、香栾等 英文名 是芸香科植物柚的成熟果实 文旦柚原产福建是福建省特有的名贵果品之一 果实品质优良尤以莆田市仙游县度尾镇所产的文旦柚最为著名 具有肉嫩汁醇、气味芳香等特点 文旦柚分为红肉与白肉两个品系 果肉含有维生素、挥发油和糖类等成分 具有抗炎、止咳和降血压等作用 文旦柚皮含有柚皮苷、香精油等 具有止咳、化痰、抗炎等功效 还具有暖胃、润喉的食疗作用 将其熬汤后还具有美肤的功效 同其他产地的文旦柚相比 莆田产文旦柚的柚皮所占比例较大 具有开发价值 本文利用网络药理学和分子对接探究莆田产文旦柚皮精油的主要功效 为其开发提供理论参考 方法 收集与筛选活性成分选取报道文旦柚皮精油化学成分的文献 在 数据库(:./)查询这些成分的化学结构 在 数据库(:./)查询这些成分吸收、分布、代谢和排泄过程 选取胃肠道吸收为高且类药性参数至少有 个 的成分作为研究对象 预测靶点在 数据库(:./)和 数据库(:./)预测化合物的靶点 并在 数据库(:./)将靶蛋白的名称转为规范的基因名称 构建蛋白相互作用网络()图与筛选主要靶点在 数据库(:./)构建 数据库 然后导入 软件 运用 插件进行网络特征的分析 并对靶点的 图进行可视化处理 根据相关拓扑参数 筛选出主要靶点 最后 利用该软件构建主要靶点的网络图 主要靶点的富集分析使用 数据库(:././)进行主要靶点的富集分析 包括基因本体()富集分析、京都基因与基因组百科全书()通路富集分析 分析对象包括生物过程()、细胞成分()和分子功能()个方面 分子对接将各成分的 格式依次导入 软件 优化构象 利用 软件进行构象优化时 最大迭代次数和终止的差值分别设置为 和 力场设置为 电荷选 从 数据库(:./)下载经过实验验证的人类核心靶蛋白(以下简称核心靶蛋白)利用 软件的 模块将各成分的 文件与核心靶蛋白对接 获取对接总分、碰撞值、相似度和综合分数等参数 然后评估各成分和核心靶蛋白的结合情况 构建活性成分和主要靶点的网络图根据分子对接结果 确定与核心靶点较强烈或者强烈结合的活性成分 建立活性成分核心靶点数据集 利用 软件构建网络图 根据 通路分析结果 建立核心通路和主要靶点的数据集 然后构建网络图 结果 活性成分收集与筛选结果卢锦澜等报道了 个产地文旦柚皮精油化学成分 种文旦柚皮精油大部分化学成分相同仅有少数化学成分有差异 从研究地域考虑本文选取莆田产文旦柚皮精油为研究对象 将其化学成分的()编号导入 数据库 下 载 这 些 成 分 的()格式的化学结构并导入 数据库 筛选出 个胃肠道吸收为高且类药性参数至少有 个 的成分(见表)作为研究对象 年 月表 筛选到的化学成分编号化合物名称 编号分子量辛醛 乙酸己酯 顺式芳樟醇氧化物 反式芳樟醇氧化物 芳樟醇()柠檬烯氧化物()柠檬烯氧化物 香茅醛 萜品烯醇 壬醇 萜品醇 癸醛 香芹烯 橙花醇 香芹酮 香叶醇 吲哚 十一醛 香茅醇乙酸酯 醋酸香叶酯 月桂酸醛 橙花叔醇 吉马烯 醇 甜没药萜醇 金合欢醇 诺卡酮 十六烷酸甲酯 香叶芳樟醇 靶点预测结果将表 中 种化合物的结构导入 数据库 选人类 选取概率大于 的靶点 未能在 数据库预测到靶点 故 仅在 数据库预测人类的靶点蛋白质 在 数据库将靶点蛋白质名称转为规范的基因名称 将所有成分的靶点汇总 去掉重复项 得到 个靶点 图和主要靶点筛选结果将上述 个靶点导入 数据库 选择经过实验验证且置信分数 的人类蛋白质蛋白质相互作用图含有 个节点和 条边(图)将所得数据导入 软件构建靶点的 图 然后计算度值、紧密中心性和中介中心性等参数 用以筛选主要靶点 这 个参数数值越大说明该节点在网络中越重要根据这 个参数对靶点进行排序 结果大致相同 这 个参数均大于平均值的 个靶点被确认为主要靶点(图)其中度值排名前 位的靶点被确认为核心靶点图 靶蛋白相互作用图图 个主要靶点的网络图 和 通路富集分析结果使用 数据库对上述 个主要靶点进行富集分析 包括 和 通路分析见图 图 条形图越长代表 值越小 说明实验组和对照组的差别越有统计学意义 限于篇幅 图 图 中只列出 值较小的前 位 总共得到 条 通路 其中排在前 位的 通路依次简称为 分子对接结果对接总分()越大 配体和受体的结合情况越好 当 分 分时 表明相应的成分和核心靶蛋白可以较强烈地结合 当 分时 表明相应的成分和核心靶蛋白可以强烈地结合 核心靶蛋白与各成分依次进行对接验证、和第 期曾丽兰 等:基于网络药理学和分子对接探究文旦柚皮精油的主要功效 共 个成分与核心靶蛋白产生较强烈的结合、和 共 个成分与核心靶蛋白产生强烈的结合(表)特别是 与 种核心靶蛋白产生强烈的结合 与 种核心靶蛋白产生强烈的结合 表 中 提取码指从 数据库下载的核心靶蛋白的编码 配体指分子对接时从核心靶蛋白提取的配体图 的 分析图 的 分析图 的 分析图 通路分析表 与 个核心靶蛋白较强烈或强烈结合的成分核心靶点提取码配体较强烈结合的成分强烈结合的成分/由表 可以看出大多数成分能起作用 而且/等是关键成分 其与部分核心靶蛋白的对接数据见表 同时满足 分、碰撞值的绝对值 和综合分数 分的对接被认为配体和受体具有良好的亲和力 表 中 第 、和 行的对接会产生良好的亲和力 以 和去除配体/的蛋白 的对接为例 的酯基的羰基的氧原子和蛋白 的 链的 号的天冬酰胺的氨基上的氢原子形成氢键 其长度为 (图)活性成分和主要靶点的网络图根据表 用 软件构建 个核心靶点及其对应的 个活性成分的网络图 其中八边形代表核心靶点 菱形代表活性成分(图)年 月表 /和部分核心靶蛋白的对接数据序号提取码提取的配体成分对接总分碰撞值相似度综合分数/./././././././././././.图 和去除配体/的蛋白 的三维图和氢键连接图 通过 通路分析 发现 个核心通路对应 个主要靶点 其中包含 个核心靶点用 软件构建核心通路和 个主要靶点(含 个核心靶点)的网络图 其中三角形代表核心通路 八边形代表核心靶点 长方形代表非核心的主要靶点(图)图 核心靶点和活性成分的网络图图 核心通路和主要靶点的网络图 讨论由表 可见 文旦柚皮精油含有乙酸己酯、芳樟醇、香茅醛、吲哚、香茅醇乙酸酯、十六烷酸甲酯和香叶芳樟醇等芳香性成分 因此文旦柚皮精油可用于制作日用品、食品、保健品和医药品等由图 可见 涉及、等 个基因 其中前面 第 期曾丽兰 等:基于网络药理学和分子对接探究文旦柚皮精油的主要功效个为核心靶点 由表 和图 可见 能与该通路至少 个核心靶点产生较好结合的成分有/其一 热射蛋白()作为一种肿瘤蛋白 可调节目标蛋白的组装、操作、折叠和降解 其二 在肝癌细胞中 对于成纤维细胞生长因子受体()信号复合物的内体传递至关重要 因此 抑制剂有望用于治疗 被激活产生的肝癌 其三 在临床的前列腺癌组织中 的表达明显下调 过度表达 可抑制前列腺癌细胞的迁移和侵袭进而促其凋亡 进一步地 被确定为 的直接靶标 可见 是潜在的治疗人类前列腺癌的靶点 因此 文旦柚皮精油通过作用于、和 等基因 可起预防化学物质致癌的作用由图 可见 涉及、等 个基因 其中前面 个为核心靶点 由表 和图 可见 与这 个核心靶点能产生较好结合的成分有/阿尔兹海默症()常起病于老年或老年前期 多缓慢发病 逐渐发展 以痴呆为主 等 通 过 分 析 发 现 多态性是一种发生 的风险因素然而 变异型具有降低 风险的作用 因 此 文 旦 柚 皮 精 油 通 过 作 用 于 等基因起到预防 等神经退行性病变的作用由 图可 见 涉 及、等 个基因 其中前面 个为核心靶点 由表 和图 可见 与这 个核心靶点能产生较好结合的成分有/其 一在巴西人口的大样本中发现超重与肥胖与 个基因的变异相关 分别是 ()、()、()和()其中 是超重和肥胖最强的相关基因 其二 等发现 通过作用于 和 阻碍 的脂肪生成 从而阻碍前脂肪细胞的分化 并促进脂肪分解 因此 文旦柚皮精油可以通过作用于 等基因起到降低高血脂和减缓动脉粥样硬化的作用生活中柑橘类水果的果皮常被当作废物丢弃 从农产品的废弃物开发出增值产品是处理农业废弃物的一个新兴方法 柑橘皮富含精油 对一部分昆虫有毒性 文旦柚皮精油通过接触和熏蒸对害虫显示潜在的毒性作用 能杀灭三带喙库蚊和埃及伊蚊的幼虫 然而对贮藏种子的萌发未见明显抑制作用因此 文旦柚皮精油还有望被开发成为生物杀虫剂本文推断的文旦柚皮精油的主要药理学机制和功效为其开发提供了理论参考 但还需实验验证参考文献:林雯 陈家金 芦文豪 等.莆田文旦柚气候品质认证.气象科技():.林秀萍.度尾文旦柚生产现状与发展对策.福建果树():.林国荣.文旦柚皮中柚皮苷的富集及其活性研究.中国现代应用药学():.孟岩.柚皮的功效与作用/.().:./.王建华 林建敏 林黎雄.福建省度尾文旦柚销售困境与对策研究.科技和产业():.卢锦澜 许梦圆 陈啸飞 等.中国 个产地文旦柚皮精油化学成分及生物活性研究.食品研究与开发():.:.():.():.年 月:.:.焦军杰 常昆 姚文艳 等.基于网络药理学和实验验证探究白藜芦醇治疗糖尿病视网膜病变的作用机制.现代药物与临床():.林仁义 杨丽娟 俞晓玲 等.基于网络药理学和分子对接研究金线莲的主要功效.福建医科大学学报():.():.():.():.:.():.:.():.():.():.():.责任编辑 林 锋