基于分子对接虚拟筛选蒙药珍...疗Ⅱ-型糖尿病有效化学成分_包文丽.pdf

2023 年 第 4 期 广 东 化 工 第 50 卷 总第 486 期 5 基于分子对接虚拟筛选蒙药珍珠杆治疗基于分子对接虚拟筛选蒙药珍珠杆治疗-型糖尿病有效化学成分型糖尿病有效化学成分 包文丽，徐宁，贺启鹏，于佳奇，许良，刘景林*(内蒙古民族大学天然产物化学及功能分子合成自治区重点实验室，内蒙古 通辽 028000)摘 要利用分子对接技术虚拟筛选出珍珠杆对-型糖尿病潜在抑制作用的活性化合物。通过数据库以及文献，分子对接软件，AutoDock 以及 PyMoL 软件，以-葡萄糖苷酶抑制剂(4I8N)、腺苷酸活化蛋白激酶(7MYJ)和蛋白质酪氨酸磷酸激酶(3WY1)为受体蛋白，分别计算出 14 个化合物的结合能。实验结果显示 19-hydroxyl-Acetylursolic acid、丁香脂素二葡萄糖苷、山奈酚及金丝桃苷化合物与3 个蛋白靶标均具有显著结合能力，可为进一步开发治疗-型糖尿病新型药物做出的指导意义。关键词蒙药材；悬钩子木；降糖活性；分子对接 中图分类号TQ 文献标识码A 文章编号1007-1865(2023)04-0005-03 Studies on Hypoglycemic Activity of Effective Chemical Components in Mongolian Medicine Rubus Corchorifolius L.f.based on Molecular Docking Technology Bao Wenli,Xu Ning,He Qipeng,Yu Jiaqi,Xu Liang,Liu Jinglin*(Inner Mongolia Key Laboratory of Natural Products Chemistry and Functional Molecular Synthesis,College of Chemistry and Materials Science,Inner Mongolia Minzu University,Tongliao 028000,China)Abstract:Molecular docking technology was used to screen the potential inhibitory effect of Rubus Corchorifolius L.f.on type-diabetes mellitus.Through database and literature,molecular docking software,Auto Dock and PyMoL software,-glucosidase inhibitor(4I8N),adenylate activated protein kinase(7MYJ)and protein tyrosine phosphokinase(3WY1)were used as receptor proteins to calculate the binding energy of 14 compounds.The experimental results showed that 19-hydroxyl-acetylursolic acid,Liriodendrin,Kaempferol and Hyperoside compounds had significant binding ability to the three protein targets,which can be used as a guidance for the further development of new drugs for the treatment of type diabetes mellitus.Keywords:Mongolian medicine；Rubus Corchorifolius L.f.；hypoglycemic activity；molecular docking 蒙药材珍珠杆属于蔷薇科悬钩子属植物库页悬钩子木(Rubus Corchorifolius L.f.)的去皮去芯的干燥茎枝部分，主要分布于我国的内蒙古、吉林、黑龙江等地1-2。珍珠杆作为蒙医特色药材，其在蒙古药材中的蒙文又称为“博格日乐吉根”、“杆达嘎日”。其药用历史悠久，常用于蒙医用药中，并在蒙药中具有重要作用和地位且药用价值突出，药理活性多元化，经文献报道其具有抗菌、降糖、抗炎、保肝护肝、抗氧化、镇痛、抗过敏、抗肿瘤等生物活性3，特别在蒙药基础方“四味土木香散”和蒙医瘟疫热证经典名方的组方中4，珍珠杆在其中起着重要的药用作用。在蒙医药临床上，珍珠杆具有止咳、发汗、解除表证和调理元气等功效，常用于治疗感冒、瘟疫、肺热咳嗽、气喘、讧热、赫依热烦躁和未熟热等疾病。根据植物化学分析和药理学研究表明，该植物的主要物质基础含有黄酮、萜、鞣质、甾类等多种成分，并对该药用植物的性状鉴别、理化鉴别及抗炎和抗氧化等生物活性方面的研究较为充分，然而在降糖生物活性的研究却鲜有报道。因此，我们将对该药材中的有效活性充分就行降糖生物活性的研究与评价，有助于补充蒙药材珍珠杆的生物活性，对该药材进一步的物质基础研究提供指导意义，并有助于从现代医学的角度阐释其主治和功效的关系，也为进一步开发民族用药提供机会和方向5-7。一直以来，对珍珠杆的降糖研究较少。以至于对珍珠杆降糖的物质基础和作用机制尚不明确。本研究借助分子对接技术，将珍珠杆中的主要活性化合物与治疗糖尿病的 4I8N、7MYJ、3WY1的关键靶点进行分子对接，探讨珍珠杆中的有效成分治疗-型糖尿病的相关作用关系，为蒙药防治-型糖尿病的研究提供方向和思路。糖尿病是一种由于胰岛素分泌缺陷或胰岛素作用障碍所致的以高血糖为特征的慢性代谢性疾病，近年来一直威胁着人们的健康安全。根据不同的发病机制，糖尿病可分为四种类型6。1 型糖尿病，即胰岛素依赖性糖尿病，是由胰岛素缺乏引起的，与患者内分泌胰岛 细胞功能障碍有关。2 型糖尿病，即非胰岛素依赖性糖尿病，其特征是胰岛素抵抗和相对胰岛素分泌减少。继发型糖尿病，这是糖尿病种类当中比较特殊的一种，也叫特殊型糖尿病，大多数是由其他疾病并发引起的。还有另一种糖尿病，妊娠期糖尿病，其特征是未确诊糖尿病的孕妇血糖水平高7。这四种典型糖尿病中，尤其是 2-型糖尿病，约占糖尿病总数的 90%。据国际糖尿病联盟最新统计，2019 年，全球约 4.63 亿成年人患有糖尿病，约 420 万人死于糖尿病或其并发症；预计到 2030 年，糖尿病患者会达到 5.784 亿；到 2045年，将有可能突破 7 亿8-9。长期高血糖会引发多种脏器的并发症，如心血管疾病、糖尿病周围神经病、糖尿病视网膜病变、糖尿病肾病等10-11。近年来，分子对接技术已成为对现代常规药物进行虚拟筛选的一种有效方法，在药物发现初期的活性虚拟筛选、寻找新的作用靶点等方面具有显著的成效12。分子对接技术是计算机辅助药物设计的重要组成部分，分子对接是将配体化合物虚拟的放到受体活性口袋中，通过变化配体化合物的空间构象，按照几何、能量及化学环境互补的原则来评价配体化合物与受体互相作用的强弱关系，以此来预测其结合模式、亲和力的方法13。分子对接技术主要针对一个或多个与靶向疾病相关的靶蛋白，利用相关软件对中药有效成分进行虚拟筛选，根据对接后的 Vina 评分结果，寻找与疾病靶蛋白特异性结合的候选化合物，从中筛选出具有活性的药物小分子。该方法提高了化学活性评价的效率，为中药资源的进一步研究提供了新的方法和新方向14-15。本研究借助分子对接技术，将珍珠杆中的主要活性化合物与 PTP1B/-glucosidase/AMPK 信号通路中的关键靶点进行分子对接，探讨珍珠杆中的有效成分治疗-型糖尿病的相关作用关系，为蒙药防治 T2DM 的研究提供方向和思路。收稿日期 2022-09-26 基金项目 内蒙古民族大学 2022 校级重点创新创业项目 作者简介 包文丽(1996-)，女，内蒙古通辽人，在读硕士研究生，主要研究方向为有机化学、天然产物。*为通讯作者。广 东 化 工 2023 年 第 4 期 6 第 50 卷 总第 486 期 1 材料方法材料方法 1.1 珍珠杆化学成分的筛选 采用中药系统药理学数据库与分析平台 TCMSP 数据库、中医药综合数据库、中国科学院化学数据库、及中医药综合数据库等获取蒙药材珍珠杆的化学成分11。文献搜索与下载通过 CNKI、PUBMED，Web of Scicence 数据库。分子式整理通过 ChemBio Office 软件。分子对接采用 Auto Dock(1.5.6)软件中 vina 计算程序软件，网络图构建采用 Cytoscape 3.7.1 软件。1.2 珍珠杆化合物配体库和受体蛋白的准备 ChemBio 3D 绘制化合物的三维立体结构，使用 MM2 力场计算方法进行构象优化12。结合蛋白数据库 TTD 和文献，确定-型糖尿病的 3 个靶点蛋白作为受体蛋白，分别为 4I8N、7MYJ 和 3WY1，并下载保存。(1)去除溶剂分子(即水分子)；(2)去除配体分子；(3)蛋白分子加极性氢。选择作为受体并保存。确定-型糖尿病的 3 个靶点蛋白作为受体蛋白，并且应用Auto Dock 软件中进行半柔性对接计算方式计算出结合能13。2 结果与讨论结果与讨论 2.1 珍珠杆中化学成分的筛选结果 通过文献和数据库，从珍珠杆分离鉴定出三萜、黄酮、酚酸、脂肪酸、脂肪烃、木质素、生物碱等 132 个化合物5-6。其中满足OB30%和DL0.18 筛选条件有效成分共14 个化合物，见表 1。表表 1 珍珠杆的主要化学成分珍珠杆的主要化学成分 Tab.1 The main chemical components of Rubus Corchorifolius L.f.序号 化合物 OB/%DL 1 丁香脂素二葡萄糖苷 43.99 0.62 2 19-hydroxyl-Acetylursolic acid 51.31 0.40 3 金丝桃苷 47.72 0.41 4 山奈酚 60.69 0.19 5 山柰酚-3-O-D-吡喃葡萄糖苷 39.71 0.28 6 熊果酸 51.31 0.40 7 银锻苷 42.51 0.23 8 次苦参素 38.85 0.31 9 毛蕊异黄酮 42.51 0.23 10 没食子酸 88.05 0.64 11 槲皮素-3-O-D-吡喃葡萄糖醛酸丁酯 38.74 0.35 12 山柰酚-3-O-D-吡喃葡萄糖醛酸丁酯 36.91 0.75 13 3-O-D-glucuronide 43.99 0.50 14 齐墩果酸 42.72 0.43 OB：口服生物利用度；DL：类药性 2.2 化合物 1-14 与 4I8N、7MYJ、3WY1 靶点的对接 表表 2 珍珠杆主要化学成分与珍珠杆主要化学成分与 4I8N、7MYJ、3WY1 靶点的对接情况靶点的对接情况 Tab.2 The docking results of the main chemical components of Rubus Corchorifolius L.f.with the 4I8N,7MYJ,3WY1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1-9.1-8.3-8.0-7.0-7.1-7.0-7.0-6.9-7.2-7.9-6.9-7.2-7.3-7.4 2-10.2-9.7-9.1-9.0-8.7-7.9-8.4-8.4-7.9-6.5-7.9-8.3-8.3-7.9 3-10.4-9.1-9.0-7.9-8.7-8.3-8.3-8.4-7.7-6.2-7.6-7.7-8.3-7.4 经理论计算从图 1 可以看出，化合物丁香脂素二葡萄糖苷与蛋白 4I8N 氨基酸的残基可能形成 6 个氢键，其中与氨基酸的残基 ARG-24 最短氢键距离 2.3，说明化合物丁香脂素二葡萄糖苷可与