網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)對萱草根治療肺癌作用機(jī)制研究

陳周秀 吳啟康 羅影 高丹

摘要：采用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法研究萱草根活性成分治療肺癌的細(xì)胞信號通路機(jī)制。從TCMSP數(shù)據(jù)庫中獲得萱草根活性成分及其靶點(diǎn)信息，Cytoscape建立成分一靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò);從Genecards中獲得肺癌靶點(diǎn)信息;篩選萱草根成分與肺癌共同的靶點(diǎn)靶點(diǎn)信息;采用STRING進(jìn)行PPI網(wǎng)絡(luò)分析;Metascape進(jìn)行KEGG信號通路分析。分析結(jié)果表明，度值最高的靶點(diǎn)為核受體共激活劑2（NCOA2），度值最高的活性成分為山奈酚（MOL000422）。TP53、JUN、TNF、MAPKl4、MYC、PTGS2、CASP3、AKTl、ESRl、MAPK8是萱草根活性物質(zhì)與肺癌共同靶點(diǎn)中靶點(diǎn)互作評分較高的蛋白，其中TP53評分最高。萱草根治療肺癌的主要作用機(jī)制可能有癌癥的途徑，TNF信號通路、神經(jīng)營養(yǎng)蛋白信號通路、IL-17信號通路、鞘脂信號通路和MAPK信號通路，這為萱草根治療癌癥的實(shí)驗(yàn)研究指引方向。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué);萱草根;成分;肝癌

中圖分類號：R285 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

萱草（Hemerocallis fulva）是百合目（TJil訊orae）百合科（Liliaeeae）萱草屬（Hemerocallis）植物，又名忘萱草，別名有鹿蔥、川草花、忘郁、丹棘等。屬多年生宿根草本。萱草作用廣泛，可用作園林綠化美化，是重要的經(jīng)濟(jì)植物;萱草也可食用和藥用，其入藥的部位可以分為萱草根和萱草花。《中華本草》載：“萱草功能：清熱利濕、寬胸解郁、涼血解毒”?，F(xiàn)代科學(xué)研究表明萱草提取物中主要成分包括蒽醌類化合物、黃酮類化合物、萘酚、甾體、皂苷、酰胺衍生物、類胡蘿卜素等。具有抗菌作用、抗吸血蟲作用與抗癌作用。中藥藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫與分析平臺(tái)（TcMsP，Traditional chinese Medicinesystems Pharmacology Database and Analysis P1afform）作為中草藥系統(tǒng)藥理平臺(tái)，可捕獲藥物，靶標(biāo)和疾病之間的關(guān)系。本研究即基于網(wǎng)絡(luò)TcMsP檢索萱草根活性成分及其相關(guān)靶點(diǎn)，結(jié)合Genecards中檢索到的肺癌相關(guān)靶點(diǎn)，查找出共有的靶點(diǎn)信息，采用sTRING分析蛋白與蛋白質(zhì)之間相互作用關(guān)系，Metascape進(jìn)行KEGG信號通路，為中藥萱草根的藥用進(jìn)行前期的數(shù)據(jù)分析和潛在價(jià)值的挖掘和探索，為萱草根治療肺癌藥物的開發(fā)研究指引方向。

1方法

1.1數(shù)據(jù)庫網(wǎng)址與相關(guān)平臺(tái)

TCMSP數(shù)據(jù)庫（http：//temspw.com/tcmsp.php）;uni-ProtKB數(shù)據(jù)庫（https：//www.uniprot.org/uniprot，？query=reviewed：yes）;cytoscape（3.7.2版本）;Genecards數(shù)據(jù)庫（https：//www.genecards.org/）;STRING數(shù)據(jù)庫（htcps：//string-db.org/cgi，input.p1）;Metascape平臺(tái)（htcps：//metaseape.org/gp/index.html#/main，stepl）;微生信（http：//www.bioinformaties.com.en/plot_basic-opathway_enrich-ment_bubbleplot_081）。

1.2萱草根活性成分、靶點(diǎn)和肺癌靶的獲取

登陸TcMsP數(shù)據(jù)庫，檢索萱草根成分物質(zhì)，生物利用度（OB>30%）和類藥性（DL>0.18）篩選活性成分。同時(shí)根據(jù)活性成分TcMsP ID檢索相關(guān)靶點(diǎn)。uni-ProtKB數(shù)據(jù)庫標(biāo)注Gene symbol信息，cytoscape軟件建立萱草根活性成分一靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖。登陸Genecards數(shù)據(jù)庫，輸入“Lung Cancer”檢索肺癌相關(guān)靶點(diǎn)，對靶點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的篩選。

1.3PPl網(wǎng)絡(luò)分析與KEGG信號通路分析

在微生信平臺(tái)制作Venn圖分析肺癌靶點(diǎn)與萱草根活性物質(zhì)靶點(diǎn)的交集。將萱草根活性成分與肺癌共有的靶點(diǎn)信息輸入到STRING系統(tǒng)進(jìn)行蛋白質(zhì)互作分析，下載數(shù)據(jù)，采用Cytoscape軟件建立PPI網(wǎng)絡(luò)。Metascape平臺(tái)進(jìn)行KEGG信號通路分析。

2結(jié)果

2.1活性成分及靶點(diǎn)檢索

從TCMSP數(shù)據(jù)庫共檢索到萱草根26種成分，經(jīng)過條件篩選后獲得8個(gè)活性成分，基本信息見表1。萱草素（MOL013343）的成分系統(tǒng)中未給出CAS編號，苦瓜甙c（MOL013345）的成分并未檢索到相關(guān)靶點(diǎn)信息，蘆薈大黃素（MOL000471）的成分OB值最高（83.38%）。根據(jù)活性成分ID在TCMSP中共檢索到134個(gè)靶點(diǎn)，其中山奈酚（MOL000422）的成分靶點(diǎn)數(shù)最多。所有成分靶點(diǎn)進(jìn)行去重后獲得93個(gè)有效靶點(diǎn)。經(jīng)過篩選，選取7種成分及93個(gè)相關(guān)靶點(diǎn)進(jìn)行后續(xù)研究。

2.2成分一靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)

從UniProtKB網(wǎng)站下載已審查的人源蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)及其Gene svmbol數(shù)據(jù)。對萱草根活性成分添加Genesvmbol。有6個(gè)靶點(diǎn)未找到對應(yīng)基因信息，其余128個(gè)靶點(diǎn)獲得Gene Symbol添加。采用Cytoscape軟件制作成分一靶點(diǎn)Network網(wǎng)絡(luò)圖（如圖1-a），其中橢圓為萱草根活性成分，四邊形為具有兩個(gè)或兩個(gè)以上節(jié)點(diǎn)的靶點(diǎn)，六邊形為某活性成分的獨(dú)有靶點(diǎn)。MOL001255、MOL002268、MOL001771三種成分無獨(dú)有靶點(diǎn)。度值最高的靶點(diǎn)為核受體共激活劑2（NCOA2），度值最高的活性成分為山奈酚（MOL000422）。在今后的研究中可對其進(jìn)行更深入的研究。

2.3肺癌靶點(diǎn)的檢索

從Genecards數(shù)據(jù)庫中檢索到肺癌相關(guān)靶點(diǎn)共22399個(gè)。根據(jù)評分選項(xiàng)篩選大于等于10分的數(shù)據(jù)，共獲得2747個(gè)靶點(diǎn)。根據(jù)Category（類別）篩選GeneticLocus、Protein Coding數(shù)據(jù)，獲得2398個(gè)靶點(diǎn)。Venn數(shù)據(jù)分析萱草根靶點(diǎn)與肺癌靶點(diǎn)的交集。分析結(jié)果顯示萱草根靶點(diǎn)與肺癌靶點(diǎn)共有68個(gè)交集。選取這68個(gè)交集靶點(diǎn)進(jìn)行PPI網(wǎng)絡(luò)分析。將68個(gè)靶點(diǎn)輸入到STRING系統(tǒng)中進(jìn)行互作分析，物種選擇為“Homo sapi-ens”，獲得PPI網(wǎng)絡(luò)圖，（如圖1-b）。TP53、JUN、TNF、MAPKl4、MYC、PTGS2、CASP3、AKTl、ESR1、MAPK8是萱草根活性物質(zhì)與肺癌共有靶點(diǎn)中靶點(diǎn)互作評分較高的蛋白，其中TP53評分最高。

2.4KEGG信號通路分析

萱草根治療肺癌靶點(diǎn)通過Metascape平臺(tái)進(jìn)行分析之后，根據(jù)P值，進(jìn)行篩選，獲得P值最小的20個(gè)信號通路，分別為糖尿病并發(fā)癥中的AGE-RAGE信號通路、流體剪切應(yīng)力與動(dòng)脈粥樣硬化、癌癥的途徑、乙型肝炎、TNF信號通路、神經(jīng)營養(yǎng)蛋白信號通路、IL-17信號通路、弓形蟲病、HTLV-I感染、甲型流感、胰島素抵抗、非酒精性脂肪肝病、EB病毒感染、鞘脂信號通路、前列腺癌、大腸癌、結(jié)核、內(nèi)分泌抵抗、MAPK信號通路和百日咳。

3討論

本研究基于TCMSP數(shù)據(jù)進(jìn)行。從TCMSP數(shù)據(jù)庫檢索到萱草根7個(gè)具有靶點(diǎn)的活性成分，同時(shí)在TC-MSP數(shù)據(jù)庫中檢索出對應(yīng)的134個(gè)有效靶點(diǎn)，采用cy-toscape軟件進(jìn)行活性成分一靶點(diǎn)分析，度值最高的靶點(diǎn)為核受體共激活劑2（NCOA2）。度值最高的活性成分為山奈酚（MOL000422）。隨后于Genecards數(shù)據(jù)庫檢索肺癌靶點(diǎn)，篩選獲得2398個(gè)靶點(diǎn)。其中萱草根活性成分與肺癌交集靶點(diǎn)共有68個(gè)，著重對這68個(gè)靶點(diǎn)進(jìn)行PPI蛋白質(zhì)互作分析和KEGG通路分析。結(jié)果顯示，TP53、JUN、TNF、MAPK14、MYC、PTGS2、CASP3、AKTl、ESRl、MAPK8是萱草根活性物質(zhì)與肺癌共同靶點(diǎn)中靶點(diǎn)互作評分較高的蛋白，其中TP53評分最高;KEGG選取P值最小的20個(gè)進(jìn)行分析，萱草根治療癌癥的主要作用機(jī)制可能為：癌癥的途徑、TNF信號通路、神經(jīng)營養(yǎng)蛋白信號通路、IL-17信號通路、鞘脂信號通路和MAPK信號通路，在今后的實(shí)驗(yàn)研究中可做相應(yīng)的分析。