BCA 生物无机化学与应用 1687 - 479 x 1565 - 3633 Hindawi 10.1155 / 2021/9959634 9959634 研究文章 网络药理学揭示Polyphyllin II作为纳米中药单体对鼻咽癌 杨 Meng-Zhe 1 张 贝贝 2 黄 Jian-Chun 3 白 Xian-Yu 1 梁 Zhen-Qiang 4 易 香 5 https://orcid.org/0000 - 0002 - 3873 - 0506 徐 宁 6 https://orcid.org/0000 - 0002 - 1867 - 3751 黄 Yuan-Jiao 7 8 https://orcid.org/0000 - 0002 - 0024 - 5476 焦 Ai-Jun 3 棕褐色 Songwen 1 广西医科大学研究生院 南宁 中国 gxmu.edu.cn 2 生物医学研究所 云南大学 昆明 中国 ynu.edu.cn 3 医药大学 广西医科大学 南宁 中国 gxmu.edu.cn 4 头颈外科 广西医科大学肿瘤医院 南宁 中国 gxmu.edu.cn 5 头颈外科 广西医科大学第一附属医院 南宁 中国 gxmu.edu.cn 6 神经学部门 南宁市第一人民医院 广西医科大学第五附属医院 南宁 中国 nsw.gov.au 7 生命科学研究所 广西医科大学 南宁 中国 gxmu.edu.cn 8 学校基本的医学科学 广西医科大学 南宁 中国 gxmu.edu.cn 2021年 29日 4 2021年 2021年 25 3 2021年 13 4 2021年 16 4 2021年 29日 4 2021年 2021年 版权©2021杨Meng-Zhe et al。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

鼻咽癌(NPC)是一种恶性肿瘤在中国南部,和纳米中药(TCM)是癌症治疗潜力巨大。预测的潜在目标和机制polyphyllin二世对人大和探索其可能性的未来nano-pharmaceutics中药单体、网络药理学纳入本研究。完全,九十四常见的潜在目标人大和polyphyllin二世被发现。基因本体论(去)功能富集分析表明,生物过程和功能主要集中在凋亡过程中,蛋白质磷酸化,细胞溶质,蛋白质绑定和ATP绑定。此外,anti-NPC polyphyllin II主要参与途径的影响与癌症有关,尤其是在京都百科全书PI3K-Akt信号表示的基因和基因组(KEGG)分析。“drug-target-disease”网络图表示,关键基因SRC, MAPK1 MAPK14, AKT1。综上所述,本研究揭示了潜在的药物靶点和潜在机制对人大通过现代网络药理学polyphyllin二世,提供一定的理论基础为未来纳米中药的研究。

 科技项目部门的广西壮族自治区 AB19110052 广西自然科学基金 2015年gxnsfaa139215 中国国家自然科学基金 81260405 1。介绍

鼻咽癌(NPC)是一种恶性肿瘤在鼻咽腔的上部和侧墙( 1]。它是一种常见的疾病在中国南方[ 2]。目前,放射治疗鼻咽癌的首选治疗方案,特别是在早期阶段的病人( 3]。然而,许多患者确诊时已处于高级阶段。由于无线电阻力,它可能导致局部复发和远处转移 4]。这仍然是一个困难的问题在临床治疗。为了减少传统疗法的副作用,中药治疗,作为一个组合或替代疗法,对癌症治疗有良好的效果( 5]。

巴黎重楼var。 云南裂有多种药理作用,包括镇痛、抗炎、免疫调节和抗肿瘤的作用 6- - - - - - 8]。Polyphyllin II (PP2)是一种活性成分分离的根状茎。许多研究表明PP2人类肺癌细胞的凋亡,抑制肝癌细胞的入侵和迁移,和卵巢癌的凋亡 9- - - - - - 11]。这些研究表明,PP2在抗肿瘤效应有广阔的应用前景。然而,PP2尚未报道人大。

网络药理学解释疾病的开发过程从系统生物学的角度,药理学,生物网络( 12]。这种方法可以预测药物和疾病之间的联系从网络的角度和可视化和分析复杂的生物系统。此外,越来越多的研究人员关注nano-drug研究。一些证据表明,药物加载到纳米材料可以提高生物利用度和靶向药物输送 13]。

本研究旨在探讨可能的目标和使用网络药理学PP2对人大的作用机制。此外,我们希望获得一些新奇的证据PP2 nano-drug交付系统NPC的有针对性的治疗。

 2。材料和方法 2.1。的集合PP2的潜在目标

的结构得到PP2 PubChem数据库( https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/),并保存在自卫队格式。分子结构导入PharmMapper数据库( http://www.swisstargetprediction.ch/),设置参数,选择“人类蛋白质的目标,”和PDB标识。接下来,目标蛋白质和基因信息修正使用Uniprot数据库( https://www.uniprot.org/uploadlists/)获得更可靠的目标。

 2.2。人大相关靶基因的集合

GeneCards网站( https://www.genecards.org/)可以提供所有已知的和预测人类基因在基因组,蛋白质组,转录,继承和函数。基因目标相关的人大都是使用这个数据库,搜索“鼻咽癌”作为关键词,获得目标基因与人大有关。

 2.3。筛选潜在的目标

通过Venny 2.1.0,收集NPC-related PP2目标和目标( https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/)被用作维恩图屏幕出共同的目标基因。这是PP2对人大的潜在目标。

 2.4。(PPI)蛋白质相互作用网络的建设

字符串数据库( https://string-db.org/,版本11.0)可以搜索现有的PPI网络。PP2的潜在目标人大导入数据库字符串,物种(人类智人),构建PPI。

 2.5。生物功能注释和路径分析

去富集分析和KEGG分析完成使用大卫数据库( https://david.ncifcrf.gov/)和R软件(操作)。去富集分析包括生物过程(BP)、分子功能(MF)和细胞组件(CC)。我们选择的前十项,画了一个条形图。此外,大大丰富了通路筛选和泡沫图形绘制。

 2.6。建立生物网络模型

生物网络模型是由Cytoscape-v3.6.1软件。进口药品,目标和疾病,画一个“drug-target-disease”网络模型,并分析每个节点之间的关系。

 3所示。结果 3.1。的集合PP2的潜在目标

PP2的2 d分子结构从PubChem获得数据库,如图 1。首先,我们将结构导入PharmMapper数据库获取PDB标识。然后,我们使用Uniprot数据库进行校正和标准化。PP2目标最终被筛选出来,列出了十大基因名称表 S1(补充表 S1)。

PP2的分子结构。

 3.2。PP2和人大的共同目标

GeneCards数据库显示,共有1786个基因目标与人大有关。1786 NPC-related基因和283药物靶基因筛选通过Venny 2.1.0的映射到屏幕94共同的目标。图 2显示了PP2治疗人大潜在的靶基因。

潜在目标的维恩图。

 3.3。PPI网络PP2和人大

PPI网络可以研究复杂疾病的分子机制和药物靶点从系统性的角度来看。图 3代表一个PPI网络PP2和NPC-related目标。圆圈代表蛋白质,线条代表互动。图 4表明SRC, MAPK1 AKT1 64圈子里有更多的交互。

PP2对人大的PPI网络模型。

十字路口的目标在PPI网络图。

 3.4。去功能富集分析

去富集分析显示PP2抗肿瘤效应的生物过程。横坐标是一代(%),纵坐标是浓缩的结果。泡沫图表所示的结果。结果表明,BP公司带来了更多的负面凋亡过程的监管和蛋白质磷酸化(图 5)。CC的浓缩目标主要是胞质(图 6)。MF的浓缩目标大多是蛋白质绑定和ATP绑定(图 7)。

BP在富集分析。

CC在富集分析。

在曼氏金融富集分析。

 3.5。KEGG功能分析

KEGG分析显示,主要目标是主要富集在15信号通路,如图 8,包括在癌症、通路PI3K-Akt信号通路,催乳激素信号通路,progesterone-mediated卵母细胞成熟,前列腺癌,蛋白聚糖在癌症、雌激素信号通路,恰加斯病(美洲锥虫病),破骨细胞分化、Ras信号通路,肿瘤坏死因子信号通路,结直肠癌,乙型肝炎,上皮细胞信号 幽门螺杆菌感染。其中,在癌症通路,PI3K-Akt信号通路,FoxO信号通路是最充实。通路在癌症有29个目标基因;PI3K-Akt信号通路有21个目标基因;FoxO信号通路有14个目标基因。结果表明PP2可能发挥作用在人大通过上述方式的治疗。

KEGG泡泡图。

 3.6。生物网络模型

建设一个“drug-target-disease”视觉网络模型如图 9。图中黄色节点是治疗目标,红色节点是人大,PP2蓝色节点。结果表明,多目标PP2对人大。关键基因主要是SRC, MAPK1 AKT1, MAPK14 GRB2, HSP90AA1。

“Drug-target-disease”网络图。

 4所示。讨论

先进的NPC患者或患者转移通常是接受放疗和化疗的结合( 14]。然而,这种疗法副作用相对较大,耐药性,可怜的功效。因此,它是越来越重要的寻求新的有效的治疗方法。近年来,中药已经吸引了越来越多的关注,因为其良好的疗效和较低的毒性。的药用价值 巴黎重楼var。 云南裂是非常高的。PP2显示显著的抗癌活性在各种癌症( 15, 16]。

网络药理学为现代药物研究与开发提供了一个新方法,大大节省了时间和成本 17]。在这项研究中,我们使用网络药理学筛选出94 PP2治疗人大的潜在目标。去富集分析表明,生物过程和函数主要富集在负调节凋亡过程,蛋白质磷酸化,细胞溶质,蛋白质绑定和ATP绑定。细胞凋亡是一个过程正常发育所必需的( 18]。癌细胞会逃避凋亡维持连续扩散,形成肿瘤 19]。抗凋亡蛋白bcl - 2是一种内源性凋亡通路的关键调节器,调节细胞凋亡通过阻断线粒体膜( 20.]。抑制剂研究bcl - 2家族成员是不断发展的 21, 22]。除了更多的研究BH3化合物,最近的研究表明,汇业银行- 366针对小分子被发现是一个有效的bcl - 2, BH4域拮抗剂可有效抑制肺癌细胞的生长( 23]。蛋白质磷酸化可以协调各种细胞功能,如细胞生长、分化和凋亡。研究表明,抑制ERK的磷酸化和p38有顺铂耐药性鼻咽癌细胞凋亡 24]。蛋白质磷酸化可能出现在多个网站( 25]。

KEGG分析表明PP2 anti-NPC效应可能是通过在癌症和PI3K-Akt信号通路途径。Wnt /β-连环蛋白通路是一个癌症相关的信号通路。Wnt信号抑制的退化 β连环蛋白时激活,从而调节多种基因的转录。Wnt通路调节在结直肠癌( 26]。激活的增强的表现 β连环蛋白的蛋白质会导致增加Wnt信号在乳腺癌干细胞( 27]。因此,抑制Wnt的表达式可以消除tumor-resistant干细胞,从而克服抵抗常规治疗。肿瘤抑制基因p53调节细胞的应激反应和被称为“基因组”的守护者 28]。研究表明,微rna - 372的超表达提高了鼻咽癌放射敏感性的抑制PBK和激活p53的负调控信号通路( 29日]。许多潜在的化合物正在开发能够恢复或激活p53-dependent肿瘤细胞凋亡( 30.]。PI3K-Akt信号通路是最常见的癌症中激活途径 31日]。PI3K产生PIP3 PIP2,与一种蛋白激酶和磷酸化,激活的基因和PDK2。PI3K信号通路是恶性肿瘤最常改变通路之一,控制癌症细胞增殖、生存,和新陈代谢 32]。

“drug-target-disease”网络图显示关键基因主要是SRC, MAPK1 AKT1, MAPK14。SRC non-receptor家族蛋白酪氨酸激酶在细胞信号转导途径中起着至关重要的作用,是许多肿瘤中表达。有研究报道,SRC的激活促进YAP /小胡子的表达在肿瘤细胞和肿瘤的生长和转移中起着重要的作用[ 33]。值得一提的是,SRC突变很少发生在人类肿瘤( 34]。因此,活动增加可能是由于异常的监管。MAPK信号通路密切相关,肿瘤生物学,调节正常细胞增殖,分化和细胞凋亡 35]。研究表明,MAPK1基因是一个重要的促进细胞增殖,迁移和入侵过程中胃癌( 36]。基因敲除后,它可以抑制增殖,入侵,胃癌细胞的迁移和诱导细胞凋亡 37]。MAPK14也称为P38 α,它的重要性在几种抗癌药物的作用机制已被广泛研究[ 38]。mTOR / AKT通路是经典信号通路之一,保持体内平衡能量,有利于肿瘤的生长和转移 39]。

我们都知道,癌症治疗会逐渐变得更精确、更个性化。nano-drug输送系统研究的快速发展使药物直接到达治疗网站,减少副作用。尤其是对传统中药,使用这种技术可以提高治疗效果,减少损伤健康组织和细胞( 40]。目前,脂质体、nanomicelles和二氧化硅纳米颗粒是最受欢迎的nano-drug运载系统在癌症研究。Curcumin-loaded纳米脂质载体系统(CRM-NLCs)发现有抗癌作用 41]。研究表明,CRM-NLCs有利于癌症的治疗。回顾主要提到了氧化锌纳米材料在生物医学中的应用。氧化锌纳米颗粒也可能是剧毒癌细胞( 42]。此外,还有另一个评论也主要提到氧化锌纳米颗粒具有良好的抗肿瘤作用肺癌、卵巢癌、宫颈癌、胃癌等癌症( 43]。Nano-drug交付系统对中药靶向治疗有好处。

 5。结论

本研究成功地实现建设的药效学PP2与人大的关系从网络药理学的角度,以及目标网络的可视化,并预测PP2对人大的主要目标。它为后续实验验证提供了良好的理论基础和nano-drug设计。

 数据可用性

和/或使用的数据集分析本研究可在请求期间从相应的作者。

 的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

 作者的贡献

所有作者的工作报道做出了巨大的贡献,在概念、研究设计、执行、采集的数据,分析或解释。Meng-Zhe杨贝贝,Jian-Chun黄,和宁徐了同样的工作。

 确认

这项研究是由科技部的项目广西壮族自治区、中国(批准号Guike AB19110052),广西,中国的自然科学基金(批准号2015 gxnsfaa139215),中国国家自然科学基金(批准号81260405)。

 补充材料

补充表S1:十大基因PP2目标的名称。

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