基于网络药理学和分子对接探讨宣肺败毒方治疗新型冠状病毒肺炎的潜在作用机制

发布时间：2020-12-09 07:10

　　目的:探讨宣肺败毒方治疗新型冠状病毒肺炎（COVID-19）的潜在作用机制。方法:借助中药系统药理学分析平台（TCMSP）检索宣肺败毒方有效活性成分及作用靶标,运用GeneCards等数据库获取COVID-19的相关靶标基因并与宣肺败毒方的作用靶标取交集获取治疗靶标。将治疗靶标上传STRING数据库获取蛋白交互作用（PPI）信息,利用Cytoscape构建药物-靶点-疾病网络、靶点蛋白高置信度PPI网络、活性成分-靶点-通路网络。利用Bioconductor中的R包对潜在作用靶点进行GO功能分析和KEGG通路富集分析。将主要活性成分分别与SARS-CoV-2的3CL水解酶（3CLPro）和血管紧张素转换酶2（ACE2）及关键靶标进行分子对接。结果:筛选出宣肺败毒方有效活性成分共99个,其中作用于COVID-19的22个活性成分可通过52个潜在靶标作用于COVID-19。富集得到GO中1 364个生物过程条目和22条KEGG通路,涉及IL-17、JAK-STAT、MAPK、NF-κB、PI3K-Akt、Th1和Th2细胞分化、Th17细胞分化、T细胞受体、血管内皮生长因子（VEGF）和沙... 

【文章来源】：海南医学院学报. 2020年18期 第1361-1372页

【文章页数】：12 页

【部分图文】：

ACE2和3CLpro与宣肺败毒方活性成分分子对接模式图

利用STRING数据库和Cytoscape软件构建的高置信度交集靶点蛋白PPI网络如图2所示,网络共有50个节点和345条边,节点Degree值越高,节点直径越大、颜色越深;节点间的相互作用越强,边越粗、颜色越深。拓扑学分析结果显示,网络Degree中位数2倍值为14、BC中位数为0.01754417、CC中位数为0.70588235,满足上述参数卡值的靶点有IL-6(Degree=20)、MAPK3(Degree=19)、IL-1β(Degree=17)、CCL2(Degree=17)等10个靶点,如表2所示,推测它们是宣肺败毒方在治疗COVID-19过程中发挥核心作用的关键靶点。表2 靶点蛋白拓扑学参数信息Tab 2 Information for top 10 targets of topological analysi Gene symbol Target name Betweenness Centrality Closenesscentrality Degree IL-6 Interleukin-6 0.11739012 0.85714286 20 MAPK3 Mitogen-activated protein kinase 3 0.04227304 0.82758621 19 MAPK1 Mitogen-activated protein kinase 1 0.04227304 0.82758621 19 MAPK14 Mitogen-activated protein kinase 14 0.03581744 0.8 18 MAPK8 Mitogen-activated protein kinase 8 0.02821737 0.8 18 IL-1β Interleukin-1 beta 0.03481118 0.77419355 17 CCL2 C-C motif chemokine 2 0.02566097 0.77419355 17 EGFR Epidermal growth factor receptor 0.06193783 0.75 16 PPARG Peroxisome proliferator activated receptor gamma 0.02957877 0.75 16 NOS2 Nitric oxide synthase, inducible 0.01788437 0.70588235 15

通过对52个潜在靶点经R语言运行后可获得1 364条GO富集功能(P≤0.05),如图3所示,横坐标代表每个条目富集的基因数目,折线部分表示该生物学过程的P value值。其中包括1 274个生物过程(biological processes,BP)主要与细胞对药物的反应、抗氧化作用、脂多糖信号通路调控、对金属离子的响应等相关。47个细胞组分(cellular component,CC)主要包括膜微结构域、细胞基质结等。43个分子功能(molecular function,MF)主要涉及MAP激酶活性、氧化还原酶活性、抗氧化活性、酪氨酸激酶活性等。通过KEGG富集获得P≤0.05的信号通路22条,主要与抗病毒、抗炎信号通路、免疫调节、细胞因子、细菌感染等途径相关,见图4。其中甲型流感、人巨细胞病毒、EB病毒、人类免疫缺陷病毒1型、单纯疱疹病毒1型主要与病毒感染相关;IL-17、JAK-STAT、MAPK、NF-κB、PI3K-Akt信号通路主要参与炎症反应;Th1和Th2细胞分化、Th17细胞分化、T细胞受体信号通路主要与机体的免疫调节相关;另外,对抑制VEGF等多种细胞因子和沙门氏菌感染也有较强的相关性。采用Cytoscape软件构建“宣肺败毒方治疗COVID-19活性成分-靶点-通路”网络如图5所示,蓝色节点代表根据生物信息学筛选的通路,绿色代表核心靶点,红色节点代表宣肺败毒方的活性成分,从图中可见,宣肺败毒方22个活性成分的作用靶点分布于不同的代谢通路,共同调节机体水平,体现了药物多成分、多靶点抗COVID-19的潜在作用机制。图4 宣肺败毒方治疗COVID-19的KEGG通路富集分析气泡图

【参考文献】：
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本文编号：2906500