纯网络药理学+分子对接发5+_网络药理学中分子对接如何做

今天给同学们分享一篇网络药理学+分子对接的生信文章“Network Pharmacology and Molecular Docking Analysis of Active Compounds in Tualang Honey against Atherosclerosis”，这篇文章于2023年4月25日发表在Foods期刊上，影响因子为5.2。

动脉粥样硬化是一种病理性状，其特征是脂质和纤维物质在动脉壁中的积聚，是心力衰竭和死亡的主要原因之一。本研究旨在利用网络药理学评估Tualang蜂蜜中生物活性化合物对动脉粥样硬化的潜在药理效应。这一研究具有重要意义，因为先前的研究已经表明Tualang蜂蜜具有心脏保护作用，但尚未进行全面的网络药理学评估。

图1 工作流程

1. Tualang蜂蜜中活性化合物的筛选和鉴定

根据文献搜索，在去除重复后，共鉴定出103种候选化合物在Tualang蜂蜜中。然而，只有六种化合物——儿茶素、油酸乙酯、黄酮、橙皮素、山奈酚和黄酮素，被选为符合药物筛选必要要求的潜在生物活性化合物，因此，它们被选择进行进一步分析。

2. Tualang蜜和动脉粥样硬化的靶基因预测

通过使用Swiss Target Prediction和SuperPred数据库，共鉴定出Tualang蜂蜜中六种生物活性化合物的336个靶基因。此外，通过对三个数据库（即Online Mendelian Inheritance in Man（OMIM）、Disease Gene Interaction（DisGeNet）和GeneCards）进行全面搜索，共发现与动脉粥样硬化相关的5192个靶基因。

3. Tualang蜂蜜与动脉粥样硬化的共同基因

Tualang蜂蜜对动脉粥样硬化的潜在靶点通过Venn图（图2）表示。该图显示了238个Tualang蜂蜜与动脉粥样硬化的交集靶基因。

图2 通过维恩图，列出了Tualang蜂蜜中六种生物活性化合物对动脉粥样硬化的潜在靶点

4. 复合目标网络构建

使用Cytoscape软件创建了一种图像化的网络表示，展示了Tualang蜂蜜活性化合物与其治疗动脉粥样硬化的潜在靶点之间的相互作用（图3）。该网络揭示了Tualang蜂蜜中的六种活性化合物与其相关靶点在动脉粥样硬化管理方面的关系。

图3 通过使用Cytoscape，研究了Tualang蜂蜜生物活性化合物对动脉粥样硬化的复合靶网络

5. 蛋白质相互作用（PPI）网络

进行了PPI网络分析，以展示Tualang蜂蜜生物活性化合物与其潜在靶点在动脉粥样硬化方面的相互作用（图4）。该分析使用STRING数据库进行，并使用Cytoscape软件进行绘制。网络由176个节点组成，通过隐藏代表蛋白质和蛋白质-蛋白质关联的未连接节点，建立了501条边。在网络中，Cytoscape的Network Analyzer插件被用来检查节点的度值，其中圆圈的颜色与度值相对应。作者的分析显示，平均度值为5.693，其中有一组65个节点的度值超过了平均值。值得注意的是，这些高度连接的节点可能代表Tualang蜂蜜治疗动脉粥样硬化的重要靶点。然后，使用CytoHubba插件，结合最大团中心性（MCC）、最大邻域组件（MNC）和度算法，进一步确定了网络中的前10个中心基因，这些基因被认为是Tualang蜂蜜治疗动脉粥样硬化的潜在靶点。通过对这三个算法（SRC、P1K3R1、P1K3CA）的交集进行分析，确定了六个中心基因，它们分别是EGFR、PTPN11、AKT1、SRC、P1K3R1和P1K3CA（图5）。

图4 使用STRING数据库构建蛋白质相互作用网络

图5 Tualang蜂蜜生物活性化合物对动脉粥样硬化的前十个关键基因网络

6. 基因本体和通路富集分析

为了进一步了解Tualang蜂蜜生物活性化合物对动脉粥样硬化的治疗效应所涉及的生物过程、细胞组分、分子功能和通路，作者使用DAVID生物信息学资源进行了基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析。GO分析的结果（图6）显示，Tualang蜂蜜生物活性化合物的靶点与蛋白质磷酸化和炎症反应等生物过程密切相关。细胞组分分析显示，这些靶点主要涉及质膜、细胞质和细胞溶质。在分子功能方面，前15个显著富集的术语包括RNA聚合酶III转录因子活性、酶结合和蛋白激酶活性。KEGG通路分析（图7）结果显示，Tualang蜂蜜中生物活性化合物的许多靶点富集在信号通路中，如EGFR酪氨酸激酶抑制剂通路、神经营养因子信号通路、Ras信号通路、催乳素信号通路和鞘脂信号通路。此外，KEGG还揭示了Tualang蜂蜜生物活性化合物可能通过脂质和动脉粥样硬化通路直接发挥抗动脉粥样硬化作用。图8显示了Tualang蜂蜜生物活性化合物在脂质和动脉粥样硬化通路中的潜在靶点和机制。

图6 基因本体论（GO）富集分析

图7 KEGG通路富集分析

图8 Tualang蜂蜜中生物活性化合物的潜在靶点和机制

通过分子对接研究，对Tualang蜂蜜中选择的六种活性化合物（儿茶素、山奈酚、橙皮素、油酸乙酯、芹菜素和黄酮）与六个潜在靶基因（SRC、PIK3R1、PIK3CA、EGFR、PTPN11和AKT1）之间的相互作用进行了分析。使用AutoDock Tools软件进行了分子对接研究，共获得了36个对接结果，其中32个的结合能低于-5.0 kcal/mol。对接得分越低，化合物与蛋白质之间的结合力越大。芹菜素、黄酮、橙皮素、儿茶素和山奈酚在动脉粥样硬化治疗中起着重要作用，因为它们与每个靶基因的结合能都低于-5.0 kcal/mol。结果显示，大多数活性成分与靶基因PIK3CA具有较强的结合亲和力。芹菜素、黄酮、橙皮素、儿茶素和山奈酚与PIK3CA的对接得分分别为-10.67、-10.50、-10.33、-10.28和-10.08。这项研究的结果暗示着通过Tualang蜂蜜生物活性化合物来针对PIK3CA可能在动脉粥样硬化的管理中发挥关键作用。使用Biovia Discovery Studio创建了每个靶点与Tualang蜂蜜生物活性化合物之间的最低结合能的可视化图像（图9）。

图9 每个靶点与Tualang蜂蜜的生物活性化合物之间的最低结合能量的分子对接结果

总结

总之，本研究采用网络药理学方法，研究了Tualang蜂蜜生物活性化合物在动脉粥样硬化治疗中的潜在机制。作者的研究结果表明，Tualang蜂蜜中的诸如芦荟素、黄酮、橙皮素、儿茶素和山奈酚等化合物可能通过对PIK3CA、SRC、P1K3R1、EGFR、PTPN11和AKT1等关键生物靶点的影响，在动脉粥样硬化中起到重要作用。作者的分子对接分析还表明，Tualang蜂蜜中这些活性成分能够与这些靶点有效地相互作用。尽管这些发现为进一步研究提供了有价值的基础，但需要强调的是，进一步的药理学和临床研究是必要的，以验证作者的结论。