復方心可舒治療冠心病多靶點作用的分子對接

胡衍保 彭靜波 顧 碩 裴劍鋒,* 鄒忠梅,*

(1中國醫學科學院北京協和醫學院藥用植物研究所,北京100193;2北京大學理論生物學中心,北京100871)

復方心可舒治療冠心病多靶點作用的分子對接

胡衍保1彭靜波1顧 碩2裴劍鋒2,*鄒忠梅1,*

(1中國醫學科學院北京協和醫學院藥用植物研究所,北京100193;2北京大學理論生物學中心,北京100871)

心可舒為治療冠心病的常用中藥復方,臨床療效確切,但是其效應物質基礎和作用機制一直沒有得到明確的解釋.本文以從心可舒中直接鑒定出的51個化學成分和過氧化物酶體增生物激活受體γ(PPAR-γ),血管緊張素I轉化酶(ACE),羥甲基戊二酰輔酶A還原酶(HMGR),環氧合酶2(COX-2)以及凝血酶(thrombin)等5個冠心病相關靶點為研究對象,采用LibDock和AutoDock 2種分子對接程序聯合對接的方法對以上化學成分和靶點的相互作用進行探討.首先用均方根偏差(RMSD)和富集因子(EF)考察了2種程序對于5個靶點受體配體結合體系的適用性,進而發現當2種程序聯合使用時,各靶點的富集因子較程序單獨使用時有明顯的提高,因而最終使用LibDock和AutoDock聯合進行篩選.計算結果表明心可舒中的葛根苷A、葛根苷B、丹酚酸A和丹酚酸C 4個化合物可能作用于2個或者2個以上的靶點,另外還有8個化合物能夠分別作用于5個靶點的其中1個靶點.本研究初步闡釋了心可舒多靶點作用的分子機制,為心可舒的后期開發提供了一定的參考.

分子對接;心可舒;中藥復方;冠心病;多靶點作用;富集因子

1 引言

冠心病(CHD)是一種由動脈粥樣硬化等多種因素共同引起的常見心臟血管疾病,在發達國家其患病死亡率位于前列.1近年來,隨著高血壓、糖尿病等疾病的流行以及人口老齡化問題的日趨嚴重,國內冠心病發病率和死亡率在逐年升高.2目前,用于治療冠心病的藥物主要為西藥,如硝酸甘油、阿司匹林等,但這些藥物成分單一,長期服用可能會產生較大的副作用.相對于西藥,中藥具有多組分、多靶點、多途徑和整體調節的特點,并且其不良反應明顯低于化學藥物,對于需要長期藥物治療的冠心病,中藥有其獨特的優勢.

心可舒是臨床治療冠心病有效的中藥復方之一,收載于《衛生部藥品標準》成方制劑第十六冊,由丹參等5味中藥組成.該復方具有活血化瘀,行氣止痛的功效,可用于氣滯血瘀型冠心病引起的胸悶、心絞痛、高血壓、頭暈、心律失常及高血脂等癥,臨床使用效果顯著.3-5相關藥理研究也證實,心可舒可改善食餌性動脈粥樣硬化家兔的血液流變學,6對家兔的心肌頓抑和心肌缺血再灌注損傷具有保護作用.7,8但是,心可舒效應物質基礎和分子機制一直未能得到闡釋.鑒于此,本文以復方心可舒為研究對象,采用分子對接(docking)的方法,對心可舒的化學成分和冠心病相關靶點的相互作用進行分析.分子對接在中藥復方領域的研究已有相關報道,杜建及其合作者9,10利用分子對接探討了扶正抑瘤復方制劑對環氧合酶的作用及其抑瘤機制,馬世堂等11綜合了分子對接、同源模建和藥效團等方法對復方血必凈的抗炎機制進行了研究,徐筱杰與其同事12-14也將分子對接、主成分分析以及靶點網絡分析結合起來探索復方作用機制.另外,TarFisDock等反向對接方法15在中藥成分尋找潛在靶標方向的成功應用16也為中藥復方的計算研究提供了有力的工具.

考慮到單一對接程序并不一定適用于所有的蛋白質配體受體的結合體系,17我們嘗試了一種新的思路——使用兩種分子對接程序聯合進行篩選, LibDock18和AutoDock19兩種已成功應用于中藥成分活性研究工作的程序20-23被我們采用.LibDock是一種快速的對接程序,它采用Poling算法24對配體分子進行構象搜索,然后分析受體的結合位點并用一種類格點(gridlike)算法25產生一系列的極性和非極性熱點(hot spot),最后將構象和熱點進行能量和幾何匹配而得到對接結果.AutoDock則是先產生受體結合部位的格點,然后利用拉馬克遺傳算法26同時進行配體結構的優化和配體與受體的對接以尋找最佳的結合模式,最后用半經驗自由能函數來評價,由于優化方法較為復雜,其計算時間也相對較長.

在以往的研究中,關于中藥復方成分的收集均是復方中單味藥材化學成分的累加,并未考慮藥材經過炮制煎煮之后所可能發生的化學成分的變化.本研究以我們之前從心可舒復方中直接鑒定出的化學成分為對象,采用LibDock和AutoDock聯合分子對接的方法對心可舒中化學成分與冠心病相關靶點之間的作用進行分析,以期明確心可舒的活性分子群并闡釋其治療冠心病的分子機制.

2 計算方法

所有計算工作均在Dell T5500計算機工作站上完成,采用的計算程序是Accelrys公司的Discovery Studio軟件包27和Scripps研究所的AutoDock軟件.28計算過程除非特殊指明,所選用的參數均為默認值.

2.1 心可舒化學成分數據庫的建立和配體的準備

本課題組29前期工作中已將復方心可舒的化學成分鑒定完畢,共鑒定出51個化合物(圖1).將所有化合物采用ChemDraw30進行編繪并存為cdx文件,然后將化合物導入到Chem3D31中轉換為三維格式,最后,利用Chem3D中的MM2力場32對所有小分子進行能量優化,優化完成后存為mol2格式文件.

2.2 冠心病相關靶點受體的準備

通過檢索文獻收集了5個冠心病相關靶點,分別為與糖類、脂類代謝相關的過氧化物酶體增生物激活受體γ(PPAR-γ),與血管收縮功能相關的血管緊張素I轉化酶(ACE),與脂類代謝相關的羥甲基戊二酰輔酶A還原酶(HMGR),與炎癥反應相關的環氧合酶2(COX-2)以及和凝血作用相關的凝血酶(thrombin),以上靶點分別針對于冠心病形成的不同因素,有利于考察心可舒對于冠心病的整體調節作用.根據蛋白質數據庫(PDB)33的檢索,選擇了PDB代號分別為2HFP、1UZE、1HW8、1CX2和1YPJ的5個蛋白質結構文件,這些結構在近兩年都有過修訂且除1CX2外其余4個的分辨率均小于0.21 nm (1CX2的分辨率為0.3 nm,但由于該結構在分子對接計算中被廣泛使用,34-37故選擇它作為本實驗的篩選對象).將它們下載后刪去其中的配體分子和非結合位點的水分子,利用Discovery Studio軟件包中的Clean Protein工具對蛋白質結構進行調整:補全不完整的殘基;刪除多余的蛋白質構象;在生理pH (7.0)的條件下加氫以保證精氨酸和賴氨酸側鏈的質子化及谷氨酸和天冬氨酸的非質子化.最后對氫原子的位置進行簡單的能量優化并存為pdb格式文件.

圖1 從心可舒中鑒定出的51個化合物的結構式Fig.1 Structures of 51 compounds identified from Xin-Ke-Shu preparationGlc:glucose,Gal:galactose,Xyl:xylose,Api:apiose,Rha:rhamnose

考慮到結合位點處的結晶水分子可能影響或者參與配體分子與蛋白質的結合,將蛋白質分為含水與不含水兩種情況分別進行了分子對接計算,發現兩種情況的對接結果沒有顯著差異,反而還增加了LibDock程序的計算時間,因此,我們在最終進行對接計算時刪去了蛋白質結合位點處的水分子.

2.3 分子對接的參數確定

將5個蛋白質中的配體分子取出后,分別進行能量優化,然后利用LibDock和AutoDock分別將配體分子對接回對應蛋白質的結合位點中,根據對接后的配體分子與原配體分子的均方根偏差(RMSD)的大小判斷參數設置的合理性以及程序對于該蛋白受體配體復合物的適用性,一般認為當RMSD≤0.2 nm時對接較好地重復出了配體受體原來的結合模式,38也表明對接參數設置的合理性.經過多次的分子對接計算并以RMSD≤0.2 nm結果出現的次數為依據確定了兩種對接軟件分別應用于5種蛋白靶點時的參數,并得到了相應的打分數據(表1和表2),這些打分數據可作為心可舒中化學成分與靶點蛋白結合活性高低的參考.

2.4 分子對接方法富集因子的考察

富集因子(EF)是檢驗一個分子對接流程是否成功的重要標準之一,39它主要考察分子對接程序從一個包含活性分子和誘餌分子的分子數據庫中篩選出活性分子的能力,因此,本實驗中也采取了這一方式來驗證以上分子對接方法是否合理有效.用于富集因子計算的分子數據全部來源于DUD數據庫,40其中每1個活性分子都對應有約36個在結構上與其相似的誘餌分子.計算公式為式中,Ntotal為分子總數,Atotal為Ntotal中活性分子個數, Nsub為計算結果排名前n%的分子個數(此處設置為20%和5%),Asub為Nsub中活性分子個數.

富集因子的計算結果(表3)顯示,除了PPAR-γ使用AutoDock計算時結果不理想以外,其余的結果均顯示在取計算結果排名前20%和5%的情況下,分子對接找到活性分子的能力是隨機選取時的1.53-3.15倍和2.86-8.00倍,因此,兩種方法整體上適用于本實驗.

另外,我們還對兩種分子對接方法聯合應用后對于富集因子的影響情況進行了分析.首先,對兩種算法的最終結果取交集,交集里含有的分子數目由Nsub表示,然后,確定交集中活性分子的數目,由Asub表示,最后,計算EF值.除了PPAR-γ由于AutoDock的計算結果不佳沒有進行綜合分析之外,其他4個靶點的EF值均有一定程度的提高(表4).

對于AutoDock計算PPAR-γ富集因子的失敗,我們做了進一步的分析.在Huang等39的工作中,利用Dock程序對同樣的數據計算的EF(20%)和EF(1%)均為0,他們將原因歸結為配體分子的局部構象的優化問題,在分析了配體分子的結構特點后我們發現,PPAR-γ活性分子的可旋轉鍵均值達到11.95,誘餌分子的可旋轉鍵均值僅為9.67,而可旋轉鍵的數值超過10可能會增加AutoDock構象搜索找到最優解的難度進而影響對接結果,19此外,我們也試圖通過提高AutoDock的計算次數來改善PPAR-γ的富集因子,但效果并不明顯,因此為了保證計算效率,后續實驗中PPAR-γ的篩選我們將只采用LibDock計算,并且只取結果中排名前10%的分子(該區間內EF值為4.69).

表1 LibDock中5個靶點的優化參數及相應的計算結果Table 1 Optimized parameters and corresponding calculated results of the five targets by LibDock

表2 AutoDock中5個靶點的優化參數及相應的計算結果Table 2 Optimized parameters and corresponding calculated results of the five targets byAutoDock

表3 兩種方法獨立運算時富集因子(EF)的計算結果Table 3 Enrichment factor(EF)results of each docking software

2.5 心可舒化學成分與5個靶點的分子對接

LibDock:在使用LibDock進行對接前,首先將51個化合物的mol2格式文件編寫到一起,使1個mol2格式文件中包含全部化合物,然后利用Generate Conformations模塊進行構象搜索,Conformation Method參數設置為“BEST”,其余參數為默認,51個化合物共產生4738個構象,將所有構象存為單個sd格式文件,然后根據表1中的相關參數(LibDock中Conformation Method設置為“NONE”)使用sd格式文件與5個靶點分別進行對接.計算完成后,按Lib-DockScore值由大到小排列,保留排名前20%的分子(即前10名),再以表1中LibDockScore值為標準,刪去小于該值的分子,最后得到的化合物作為能與該靶點作用的潛在有效化合物(表5).

表4 兩種方法綜合分析時富集因子的計算結果Table 4 Comprehensive analysis results of the two docking softwares?EF

AutoDock:將51個小分子mol2格式文件分別與5個靶點進行對接,參數設置同表2,其余參數默認.可能由于結合能的計算方法以及各蛋白質原配體之間的活性差距較大等原因,表2中結合能數據并不適于作為心可舒化合物活性的參考標準,因此,將結合能的參考值統一定為-32.49 kJ·mol-1,41再采用與LibDock中相同的篩選方法確定各靶點的潛在有效化合物(表5).

3 結果與討論

3.1 心可舒化學成分與靶點間的作用分析

根據之前得到的潛在有效化合物,取兩種算法中重復出現的化合物為最終的活性化合物并分析它們的作用情況(表6).在鑒定到的51個化合物中,共有12個化合物分別與我們選擇的靶點發生了相互作用,其中葛根苷A、葛根苷B、丹酚酸A和丹酚酸C 4個化合物作用于2個或者2個以上的靶點.由此可知,復方心可舒能很好地發揮中藥多靶點、多途徑的優勢,它可能通過調節糖類、脂類的代謝,抑制炎癥反應,阻止凝血以及抑制血管緊縮等方面達到治療冠心病的目的.我們還以丹酚酸A為例分析了其與凝血酶之間的作用,發現2種程序得到的作用模式基本一致(圖2),且與丹酚酸A形成氫鍵的189位天冬氨酸和195位絲氨酸均為凝血酶活性位點的關鍵殘基.42

通過查閱文獻發現,丹酚酸A有明確的抑制凝血酶引起的血小板凝集的活性,44丹酚酸B對PPAR-γ有激活作用,45這些結果與本實驗中發現丹酚酸A對凝血酶的作用以及丹酚酸B對PPAR-γ的作用相互佐證,表明本研究方法具有一定程度的可靠性,而我們預測的其他化合物與靶點的作用則需要進一步的體外或體內實驗證實,其中11、20、23、31和32等5個化合物還未有任何活性篩選報道,目前,針對這5個化合物的實驗驗證正在進行.

表5 利用兩種對接方法分別確定的潛在活性化合物Table 5 Potential active constituents identified by two docking softwares

表6 心可舒化學成分對5個靶點的作用情況Table 6 Interactions of the Xin-Ke-Shu?s compounds with the 5 targets

圖2 利用LibDock和AutoDock得到的丹酚酸A與凝血酶的作用模式Fig.2 Binding mode predictions of salvianolic acidAto thrombin by LibDock andAutoDockSalvianolic acidAand residues of thrombin are shown in stick form.Green:carbon,red:oxygen,blue:nitrogen,white:hydrogen, red dashed line:hydrogen bond.The figure was prepared with PyMol.43

3.2 討 論

分子對接方法的理論和技術日趨完善,46但各種方法本身也存在著優點和缺點.因此,本實驗選取基于不同原理的兩種分子對接方法進行聯合虛擬篩選研究,希望兩種方法通過互補和相互佐證能夠進一步提高虛擬篩選的準確度與導向性.但是,準確度和導向性提高的同時也增加了漏篩的可能(復方中仍有39個化合物未能找到作用的靶點).所以,如何依據算法特點選擇合適的分子對接程序進行聯合篩選還需要進一步研究.

中藥復方是一個有機的整體,僅僅以各單味中藥化學成分的累加作為復方的成分并不能完全反映復方的真實組成,因此,除了建立各種中藥的成分數據庫以外,以復方成分為核心的化學成分數據庫也亟待建立.復方成分鑒定的方法也需要不斷完善,本課題前期實驗中采用液質聯用的方法只鑒定出51個化合物,而復方所包含的化合物數目應該遠多于這個數目.

此外,由于部分中藥化學成分本身并不直接作用于人體內各種靶點,而是以前藥的形式進入體內后通過其代謝產物來發揮相應的作用,如何將這些因素合理的加入到對復方的計算模擬研究中也是一個重要的課題.

4 結論

建立了聯合利用2種不同分子對接程序來研究中藥復方多靶點物質基礎的方法并且將該方法應用于復方心可舒的研究.結果發現,心可舒的多種化學成分能夠同時作用于和冠心病相關的糖類代謝、脂類代謝、炎癥反應、凝血作用及血管收縮作用的5個靶點.該結果初步闡釋了心可舒防治冠心病的多靶點作用機制,為復方心可舒的實驗研究提供了一個方向,也對該復方的后續開發有一定指導作用.

(1) Mozaffarian,D.;Micha,R.;Wallace,S.PLos Med.2010,7(3), e1000252.

(2) Zhang,X.H.;Lu,Z.L.;Liu,L.Heart 2008,94,1126.

(3) Liu,W.D.;Yuan,Q.Shaanxi Journal of Traditional Chinese Medicine 2007,28,1527. [劉衛東,袁 琦.陜西中醫,2007, 28,1527.]

(4) Zhang,Q.;Yu,X.H.;Sun,N.L.Chinese Journal of Practical Internal Medicine 2007,27,1301. [張 前,于曉紅,孫寧玲.中國實用內科雜志,2007,27,1301.]

(5) Ji,B.Z.;Zhang,J.H.;Ji,J.J.Shandong Journal of Traditional Chinese Medicine 2005,24,150.[紀寶佐,張經華,紀軍軍.山東中醫雜志,2005,24,150.]

(6) Zhao,Z.M.;Zhao,W.W.Traditional Chinese Drug Research& Clinical Pharmacology 2005,16,106.[趙自明,趙瑋瑋.中藥新藥與臨床藥理,2005,16,106.]

(7) Lu,J.P.;Ouyang,J.P.Liaoning Journal of Traditional Chinese Medicine 2002,29,302.[盧金萍,歐陽靜萍.遼寧中醫雜志, 2002,29,302.]

(8) Lu,J.P.;Ouyang,J.P.Medical Journal of Wuhan University 2003,24,254.[盧金萍,歐陽靜萍.武漢大學學報(醫學版), 2003,24,254.]

(9) Zeng,M.G.;Chen,L.W.;Zheng,C.S.;Du,J.Chinese Journal of New Drugs and Clinical Remedies 2007,26,892. [曾茂貴,陳立武,鄭春松,杜 建.中國新藥與臨床雜志,2007,26,892.]

(10) Zheng,C.S.;Chen,L.W.;Du,J.;Ye,H.Z.Chinese Journal of Clinical Pharmacology and Therapeutics 2007,12,892. [鄭春松,陳立武,杜 建,葉蕻芝.中國臨床藥理學與治療學,2007, 12,892.]

(11) Ma,S.T.;Liu,P.X.;Long,W.;Yu,J.;Xu,Y.Acta Phys.-Chim. Sin.2009,25,2080.[馬世堂,劉培勛,龍 偉,禹 潔,徐 陽.物理化學學報,2009,25,2080.]

(12) Huang,Q.;Qiao,X.B.;Xu,X.J.Bioorg.Med.Chem.Lett. 2007,17,1779.

(13) Gu,J.Y.;Yuan,G.;Zhu,Y.H.;Xu,X.J.Science in China Series B:Chemistry 2009,39,1415.[古江勇,袁 谷,朱永宏,徐筱杰.中國科學B輯:化學,2009,39,1415.]

(14) Zheng,C.S.;Huang,Q.;Li,X.D.;Liu,X.X.;Xu,X.J. Comput.Appl.Chem.2009,26,9.[鄭春松,黃 欽,李旭東,劉獻祥,徐筱杰.計算機與應用化學,2009,26,9.]

(15) Li,H.L.;Gao,Z.T.;Kang,L.;Zhang,H.L.;Yang,K.;Yu,K. Q.;Luo,X.M.;Zhu,W.L.;Chen,K.X.;Shen,J.H.;Wang,X. C.;Jiang,H.L.Nucleic Acids Res.2006,34(Suppl.2),W219.

(16) Zhang,S.D.;Lu,W.Q.;Liu,X.F.;Diao,Y.Y.;Bai,F.;Wang, L.Y.;Shan,L.;Huang,J.;Li,H.L.;Zhang,W.D.Med.Chem. Commun.2011,2,471.

(17) Warren,G.L.;Andrews,C.W.;Capelli,A.;Clarke,B.;Lalonde, J.;Lambert,M.H.;Lindvall,M.;Nevins,N.;Semus,S.F.; Senger,S.;Tedesco,G.;Wall,I.D.;Woolven,J.M.;Peishoff, C.E.;Head,M.S.J.Med.Chem.2006,49,5912.

(18) Diller,D.J.;Merz,K.M.,Jr.Proteins:Struct.Funct.Genet. 2001,43,113.

(19) Morris,G.M.;Huey,R.;Lindstrom,W.;Sanner,M.F.;Belew, R.K.;Goodsell,D.S.;Olson,A.J.J.Comput.Chem.2009,30, 2785.

(20) Chen,R.J.;Chung,T.Y.;Li,F.Y.;Yang,W.H.;Jinn,T.R.; Tzen,J.T.Acta Pharmacol.Sin.2010,31,696.

(21) Chen,R.J.;Chung,T.Y.;Li,F.Y.;Lin,N.H.;Tzen,J.T.Acta Pharmacol.Sin.2009,30,61.

(22) Khan,I.;Nisar,M.;Ebad,F.;Nadeem,S.;Saeed,M.;Khan,H.; Samiullah;Khuda,F.;Karim,N.;Ahmad,Z. J.Ethnopharmacol.2009,121,175.

(23) Konkimalla,V.B.;Efferth,T.Biochem.Pharmacol.2010,80, 39.

(24) Smellie,A.;Teig,S.L.;Towbin,P.J.Comput.Chem.1995,16, 171.

(25) Goodford,P.J.J.Med.Chem.1985,28,849.

(26) Morris,G.M.;Goodsell,D.S.;Halliday,R.S.;Huey,R.;Hart, W.E.;Belew,R.K.;Olson,A.J.J.Comput.Chem.1998,19, 1639.

(27) Accelrys Software Inc.Discovery Studio Modeling Environment,Release 2.5.5;Accelrys Software Inc.:San Diego, USA,2010.

(28) Morris,G.M.;Huey,R.;Lindstrom,W.;et al.AutoDock, Release 4.2.3;The Scripps Research Institute:La Jolla,USA, 2010.

(29) Peng,J.B.;Jia,H.M.;Liu,Y.T.;Zhang,H.W.;Dong,S.;Zou, Z.M.J.Pharm.Biomed.Anal.2011,55,984.

(30) CambridgeSoft Corp.ChemDraw Ultra 8.0,Version 8.0; CambridgeSoft Corp.:Cambridge,USA,2003.

(31) CambridgeSoft Corp.Chem3D Ultra 8.0,Version 8.0; CambridgeSoft Corp.:Cambridge,USA,2003.

(32) Allinger,N.L.J.Am.Chem.Soc.1977,99,8127.

(33) Berman,H.M.;Westbrook,J.;Feng,Z.;Gilliland,G.;Bhat,T. N.;Weissig,H.;Shindyalov,I.N.;Bourne,P.E.Nucleic Acids Res.2000,28,235.

(34) Bekhit,A.A.;Fahmy,H.T.Y.;Rostom,S.A.F.;Bekhit,A.E. A.Eur.J.Med.Chem.2010,45,6027.

(35) Ghodsi,R.;Zarghi,A.;Daraei,B.;Hedayati,M.Bioorg.Med. Chem.2010,18,1029.

(36) El-Sayed,M.A.A.;Abdel-Aziz,N.I.;Abdel-Aziz,A.A.M.; El-Azab,A.S.;Asiri,Y.A.;El-Tahir,K.E.H.Bioorg.Med. Chem.2011,19,3416.

(37) Wu,D.H.;Xu,X.J.Acta Phys.-Chim.Sin.2009,25,446. [吳釘紅,徐筱杰.物理化學學報,2009,25,446.]

(38) Gohlke,H.;Hendlich,M.;Klebe,G.J.Mol.Biol.2000,295, 231.

(39) Huang,N.;Shoichet,B.K.;Irwin,J.J.J.Med.Chem.2006,49, 6789.

(40) DUD-ADirectory of Useful Decoys.http://dud.docking.org/; accessed May 24,2011.

(41) Gai,W.;Zhang,Y.L.;Ai,L.;Qiao,Y.J.Chin.J.Nat.Med. 2010,8,51.[蓋 偉,張燕玲,艾 路,喬延江.中國天然藥物,2010,8,51.]

(42) Hilpert,K.;Ackermann,J.;Banner,D.W.;Gast,A.;Gubernator, K.;Hadváry,P.;Labler,L.;Müller,K.;Schmid,G.;Tschopp,T. B.;van de Waterbeemd,H.J.Med.Chem.1994,37,3889.

(43)Delano,W.L.The PyMOL Molecular Graphics System,Version 1.3;Schr?dinger,LLC:New York,USA,2010.

(44) Fan,H.Y.;Fu,F.H.;Yang,M.Y.;Xu,H.;Zhang,A.H.;Liu,K. Thromb.Res.2010,126,e17.

(45) Sun,A.J.;Liu,H.Y.;Wang,S.J.;Shi,D.Z.;Xu,L.;Cheng,Y.; Wang,K.Q.;Chen,K.J.;Zou,Y.Z.;Ge,J.B.Br.J. Pharmacol.2011,164,2042.

(46) Duan,A.X.;Chen,J.;Liu,H.D.;Liu,X.H.;Lu,X.Q.J.Anal. Sci.2009,25,473.[段愛霞,陳 晶,劉宏德,劉秀輝,盧小泉.分析科學學報,2009,25,473.]

November 22,2011;Revised:February 7,2012;Published on Web:February 21,2012.

Molecular Docking in Xin-Ke-Shu Preparation?s Multi-Target Effect on Coronary Heart Disease

HU Yan-Bao1PENG Jing-Bo1GU Shuo2PEI Jian-Feng2,*ZOU Zhong-Mei1,*
(1Institute of Medicinal Plant Development,Chinese Academy of Medical Sciences&Peking Union Medical College, Beijing 100193,P.R.China;2Center for Theoretical Biology,Peking University,Beijing 100871,P.R.China)

Xin-Ke-Shu(XKS),a traditional Chinese medicine(TCM)preparation,has been widely used for treatment of coronary heart disease(CHD)in China.However,the active constituents of XKS and their interactions with targets remain unclear.In this study,we assessed two docking programs,LibDock and AutoDock,by calculating the root-mean-square deviation(RMSD)of X-ray structure reproduction and the enrichment factor(EF)in virtual screening;both proved to be practical in our protein-ligand complex systems.Moreover,the combined use of the two programs yielded better EFs for each target.We therefore used a combination of the two programs to investigate the interactions of the 51 chemical constituents identified from XKS with five CHD targets,namely peroxisome proliferator activated receptor γ(PPAR-γ), angiotensin-converting enzyme (ACE), hydroxymethylglutarylcoenzyme A receptor (HMGR), cyclooxygenase-2(COX2),and thrombin.The docking results suggest that pueroside A,pueroside B, salvianolic acid A,and salvianolic acid C can interact with two or more targets,and the other eight compounds may be potent for at least one of the five targets.In this research,we propose a strategy for studying TCM preparations,and suggest that XKS has a multi-target effect on CHD.

Docking;Xin-Ke-Shu;Traditional Chinese medicine;Coronary heart disease; Multi-target effect; Enrichment factor

10.3866/PKU.WHXB201202212

?Corresponding authors.ZOU Zhong-Mei,Email:zmzou@implad.ac.cn;Tel:+86-10-57833290.PEI Jian-Feng,Email:jfpei@pku.edu.cn;

Tel:+86-10-62759599.

The project was supported by the National Natural Science Foundation of China(81073021)and“Innovative Drug Development”Key Project of the Ministry of Science and Technology of China(2009ZX09501-002,2012ZX09301002-001).

國家自然科學基金(81073021)和“重大新藥創制”科技重大專項(2009ZX09501-002,2012ZX09301002-001)資助項目

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