基于网络药理学和分子对接技...疗胃癌的作用机制预测及验证_张梦军.pdf

收稿日期：2022-06-19基金项目：山东省中医药科技项目（编号：2020M141）作者简介：张梦军，硕士研究生，主要从事消化道肿瘤基础和临床研究，E-mail:*通讯作者：李克明，硕士，副研究员，主要从事中西医结合防治心脑血管病、肿瘤研究，E-mail:基于网络药理学和分子对接技术的丹皮酚治疗胃癌的作用机制预测及验证张梦军1，刘 侠1，姜伟洲2，黄利敏2，侯明超2，仇士东3，李克明4*（1.山东省兰陵县人民医院，山东 兰陵 277799；2.潍坊市中医院，山东 潍坊 261041；3.山东第一医科大学，山东 济南 250100；4.山东省中医药研究院，山东 济南 250014）摘 要：目的 利用网络药理学方法分析丹皮酚治疗胃癌的作用机制，并利用分子对接技术进行初步验证。方法 利用TCMSP、SwissTargetPrediction和SymMap数据库分别获得化合物丹皮酚的已知作用靶点和预测作用靶点，利用GeneCards、CTD数据库获取胃癌的作用靶点，利用Venny 2.1.0将丹皮酚和胃癌作用靶点进行映射，得到共同靶点，利用SRTING获取靶点之间相互关系，Cytoscape 3.6.2绘制PPI网络，利用 DAVID数据库进行富集分析，运用schrodinger软件包将丹皮酚和主要作用靶点进行分子对接验证并进行体外细胞实验研究验证。结果 共获得124个丹皮酚治疗胃癌的作用靶点，87条信号通路和蛋白质磷酸化等16个生物学功能、质膜等5个细胞组分，蛋白质均聚活性等9个分子功能。分子对接示丹皮酚与靶点丝裂原活化蛋白激酶1（MAPK1）、丝裂原活化蛋白激酶3（MAPK3）、原癌基因酪氨酸蛋白激酶（SRC）结合能较强。体外细胞实验表明，丹皮酚能显著抑制人胃癌细胞SGC-7901增殖，并使细胞中MAPK1、MAPK3、基质金属蛋白酶-9（MMP9）蛋白表达水平显著下降，且呈现出对浓度与时间的依赖性，浓度越高、培养时间越久，抑制作用越强，蛋白表达水平下降越明显。结论 丹皮酚可通过MAPK1、MAPK3、SRC、MMP9等靶点调控cancer中信号通路、cAMP 信号通路、cGMP-PKG信号通路通路实现对胃癌的干预作用。关键词：丹皮酚；胃癌；丝裂原活化蛋白激酶1；丝裂原活化蛋白激酶3；酪氨酸蛋白激酶；基质金属蛋白酶-9中图分类号：R285 文献标识码：A 文章编号：1672-979X（2023）01-0018-08DOI：10.3969/j.issn.1672-979X.2023.01.004Prediction and Verification of Mechanism of Paeonol on Gastric Cancer based on Network Pharmacology and Molecular Docking TechnologyZhang Meng-jun1,Liu Xia1,Jiang Wei-zhou2,Huang Li-min2,Hou Ming-chao2,Qiu Shi-dong3,Li Ke-ming4(1.Shandong Lanling Peoples Hospital,Lanling 277799,China;2.Traditional Chinese Medicine Hospital of Weifang City,Weifang 261041,China;3.Shandong First Medical University,Jinan 250100,China;4.Shandong Academy of Chinese Medicine,Jinan 250014,China)Abstract:Objective To analyze the action mechanism of paeonol in the treatment of gastric cancer by network pharmacology,and to verify it by molecular docking technology.Methods The TCMSP database,SwissTargetPrediction database and SymMap database were used to obtain the known and predicted targets of paeonol.The GeneCards database and CTD database were used to obtain the targets of gastric cancer.The Venny 2.1.0 was used to map the targets of paeonol and gastric cancer,and the common targets were obtained.SRTING was used to obtain the relationship between the targets and Cytoscape 3.6.2 was used to draw PPI network.The 18 食品与药品 Food and Drug 2023年第25卷第1期DAVID database was used for enrichment analysis and the Schrodinger software package was used to carry out molecular docking verification between paeonol and main targets.Results One hundred and twenty four therapeutic targets of paeonol for gastric cancer were obtained,including 16 biological functions such as 87 signal pathways and protein phosphorylation,5 cell components such as plasma membrane and 9 molecular functions such as protein homopolymerization activity.Molecular docking showed that the binding energy of paeonol to MAPK1,MAPK3 and SRC was strong.In vitro cell experiments showed that paeonol could significantly inhibit the proliferation of SGC-7901 in human gastric cancer cells and significantly decreased the expression levels of MAPK1,MAPK3 and MMP9 in cells with a dependence on concentration and time.The higher the concentration,the longer the culture time,the stronger the inhibitory effect,the more obvious decrease of protein expression level were obserused.Conclusion The intervention effect of paeonol on gastric cancer can be achieved by regulating the pathways in cancer,cAMP signaling pathway and cGMP-PKG signaling pathway based on MAPK1,MAPK3,SRC and MMP9 and other targets.Key Words:paeonol;gastric cancer;MAPK1;MAPK3;SRC;MMP9胃癌（gastric cancer，GC）是指起源于胃黏膜、胃壁结缔组织、神经内分泌组织或淋巴组织的胃部恶性肿瘤，是目前常见的消化道肿瘤之一1。目前认为其发病原因多与幽门螺杆菌（HP）感染、抽烟、饮酒、饮食结构缺陷和遗传因素有关2-7，且由于饮食结构及生活习惯原因，亚洲的发病率远高于其他地区8。GC是全球第四大男性常见癌症（仅次于肺癌、前列腺癌和结直肠癌）和第五大女性常见癌症（仅次于乳腺癌、宫颈癌、结直肠癌和肺癌）6。全球范围内，每10万人中约有14位男性、7位女性患者死于GC7。由于GC前期症状隐匿，故当患者确诊后，5年生存率约20.9%9。据统计每年约100万例新增确诊GC患者，完全手术切除是GC唯一的根治治疗方式，但根治性手术切除后局部区域和远处复发仍然很常见10，患者的5年生存率仍不理想；且由于放疗和化疗的不良反应较大，患者生存质量较差，因此突显了多学科结合治疗以提高患者5年生存率及生存质量的重要性。前期研究发现，毛茛科植物牡丹的干燥叶子具有良好的抗宫颈癌作用11，而丹皮酚（paeonol）是毛茛科植物牡丹的干燥根皮中的主要活性成分之一，具有抗菌消炎、抗肿瘤、抗过敏、清除氧自由基的作用12-13，且目前研究表明，丹皮酚对大肠癌、肝癌、乳腺癌均有良好的抗肿瘤作用14-16，故本研究进一步深入挖掘其在GC治疗中的作用。网络药理学可基于目标分子、生物功能和生物活性化合物等因素合成复杂的相互作用网络，符合中药方剂的本质特征，能从分子水平上系统地阐明中药方剂的作用机制17。因此本研究基于网络药理学对丹皮酚对GC的治疗作用进行深度挖掘，并进一步用分子对接方法及体外细胞实验进行初步验证，现报道如下。1 方法1.1 丹皮酚的作用靶点收集采用TCMSP数据库（https:/）和采用SymMap（https:/www.symmap.org）检索化合物丹皮酚的基本信息及对应的候选靶点，并SwissTargetPrediction（http:/www.swisstargetprediction.ch）进行靶点预测，将获得的靶点进行汇总，利用UniProt数据库（http:/www.uniprot.org）将所有获得的蛋白名转换为official gene symbol。并通过Cytoscape 3.6.2绘制“丹皮酚-靶点”的网络图。1.2 GC作用靶点收集以Gastric cancer为关键词分别在OMIM（https:/www.omim.org/）、GeneCards（https:/www.genecards.org/）及CTD（http:/ctdbase.org/）数据库检索GC的相关作用靶点，并对靶点进行筛选去重汇总。1.3 PPI网络绘制 将丹皮酚及GC的作用靶点导入Venn2.1.0，进行靶点映射，获得二者靶点的交集即丹皮酚-GC的共同作用靶点，导入STRING（https:/string-db.org），食品与药品 Food and Drug 2023年第25卷第1期 19以获得靶点蛋白之间的相互作用关系数据，进一步将获得数据进行整合，利用 cytoscape 3.6.2绘制PPI网络。并对PPI网络中的靶点根据Degree进行拓扑分析。1.4 富集分析与基因共表达分析 将所获靶点导入DAVID数据库（https:/david.ncifcrf.gov），物种及背景选择为人类，对靶点进行基因本体论（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析。1.5 丹皮酚-GC关键靶点的分子对接分子对接部分采用schrodinger软件包完成。从RCSB PDB 数据库（RCSB Protein Data Bank，h