基于锦灯笼对白血病作用机制的网络药理学和分子对接技术的生物信息学分析

目的:基于网络药理学探讨锦灯笼(PCF)在白血病发生发展过程的作用,阐明其生物活性成分主要作用靶点和信号通路相关机制。方法:利用中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)数据库以“锦灯笼”为关键词检索其生物活性成分及对应的潜在靶点,并采用蛋白质数据库(PDB)和小分子药物靶点预测在线平台(Swiss Target Prediction)网站对其潜在靶点进行评估预测。采用GeneCards、OMIM和DrugBank数据库以“Leukemia”为关键词对相关靶点进行检索。利用Draw Veen Diagram在线软件将PCF生物活性成分靶点与白血病靶点交集,得到的交集靶点即为PCF作用于白血病的靶点;利用基因/蛋白相互作用检索搜查工具(STRING)数据库获取交集靶点蛋白的蛋白-蛋白互作(PPI)网络信息并进行可视化处理;采用注释可视化和集成发现数据库(DAVID)对交集基因进行基因本体(GO)生物功能富集分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)信号通路富集分析,并利用Cytoscape 3.7.2软件对PPI网络进行拓扑分析筛选核心靶点和核心活性成分,采用AutoDock和PyMol软件进行分子对接验证。结果:对TCMSP数据库检索结果进行筛选后得到6个PCF活性成分,收集PCF与白血病的共同靶点29个。GO富集分析主要涉及造血或淋巴器官的发育、蛋白代谢调控和细胞凋亡等生物进程;KEGG信号通路富集分析主要包括癌症通路、肿瘤坏死因子(TNF)和T细胞受体(TCR)等信号通路。拓扑网络分析得到蛋白激酶B1(AKT1)、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶3(Caspase-3)等10个核心靶点,结合KEGG信号通路筛选出核心活性成分谷甾醇和禾本甾醇。分子对接,PCF活性成分谷甾醇与原癌基因JUN及禾本甾醇与AKT1和Caspase-3对接能均<-6.0 kcal·mol-1,表明对接较好。结论:PCF的主要活性成分谷甾醇和禾本甾醇可能通过调控JUN、AKT1和Caspase-3等基因参与癌症通路和TCR等信号通路,进而影响白血病的发生发展。

基于蒲公英-桑叶治疗急性髓系白血病潜在机制的网络药理学分析

目的:应用网络药理学分析蒲公英-桑叶在急性髓系白血病(AML)发生发展过程的作用,阐明其治疗AML的活性成分和作用机制。方法:通过中药系统药理数据库和分析平台(TCMSP)筛选蒲公英-桑叶的活性成分,采用SwissTargetPrediction数据库预测其作用靶点,在症状映射(SymMap)数据库、人类基因数据库(GeneCards)、DisGeNET数据库和在线人类孟德尔遗传(OMIM)数据库中检索AML相关基因和蛋白靶点。对AML相关基因和蒲公英-桑叶靶基因进行比较,确定富集基因,并进行基因本体论(GO)功能和京都基因与基因组百科全书(KEGG)信号通路富集分析。采用Cytoscape 3.8.0软件根据靶点信息构建药物-有效成分-靶点网络和蛋白-蛋白互作(PPI)网络,采用CytoNCA插件筛选出核心基因,通过AutoDock软件进行分子对接验证。结果:对数据库检索结果进行筛选后得到39种有效成分,收集蒲公英-桑叶与AML的共同靶点148个。GO功能富集分析主要涉及细胞因子介导的信号传导途径、激酶活性正向调节和氧化应激反应等。KEGG信号通路富集分析主要涉及磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)信号通路、肿瘤坏死因子(TNF)信号通路和Janus激酶/信号转导和转录激活因子(JAK/STAT)信号通路等。拓扑分析得到信号转导和转录激活因子3(STAT3)、表皮生长因子受体(EGFR)、蛋白激酶B1(AKT1)、重组人表皮生长因子(EGF)、血管内皮生长因子A(VEGFA)、原癌基因MYC、肿瘤蛋白P53(TP53)、丝裂原活化蛋白激酶3(MAPK3)、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶3(CASP3)、肉瘤基因SRC、热休克蛋白90α家族A类成员1(HSP90AA1)、连环蛋白B1(CTNNB1)、磷酸肌醇3-激酶催化亚基α(PIK3CA)、白细胞介素6(IL-6)、TNF、丝裂原活化蛋白激酶1(MAPK1)和磷酸肌醇3-激酶调节亚基1(PIK3R1)等核心靶点。分子对接,结合亲和力最高的配对结果为蒲公英萜醇(taraxerol)与MYC(-8.74 kcal·mol^(-1)),槲皮素(quercetin)、kaemfprol、木犀草素(luteolin)和artemetin与各个靶点均有很好的结合亲和力。结论:蒲公英-桑叶主要活性成分quercetin、taraxerol、kaemfprol、luteolin和artemetin可能通过调控AKT1、STAT3、HSP90AA1、IL-6和MAPK1发挥抗AML的作用,对PI3K-AKT信号通路的调节是蒲公英-桑叶发挥抗AML作用的重要机制。

G-四链体结构与DNA甲基化修饰的交互影响:当前研究与未来展望

基因表达调控是生物学中复杂而关键的过程,涉及细胞内外多因素及DNA结构构成。DNA双螺旋是基本形式,但非规范DNA结构如G-四链体(G4)在基因组关键区域中广泛存在,参与调节基因表达、维持染色体稳定性和影响端粒伸长。G4同时存在于DNA和RNA中,与基因表达调控密切相关。DNA甲基化是表观遗传标记,近年研究发现其与多种疾病关联,影响细胞功能。本文综述G4与DNA甲基化的关系,特别在CpG(Cytosine-phosphate-Guanine)岛区域的相互影响,为相关疾病的预防和治疗提供新策略。