一种基于网络药理学及分子对接分析天南星活性成分抗慢阻肺作用的方法

本发明属于生物医药，具体涉及一种基于网络药理学及分子对接分析天南星活性成分抗慢阻肺作用的方法。

背景技术：

1、慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmoriary disease，copd）是一种以持续呼吸道症状和持续气流受限为主要特征的临床常见病，通常由香烟烟雾等有害颗粒和气体暴露引起的气道和（或）肺泡异常导致。

2、天南星（arisaematis rhizoma）是天南星科植物天南星 arisaema erubescens（wall.）schott、异叶天南星 arisaema heterophyllumbl.或东北天南星 arisaema  amurensemaxim.的干燥块茎。具有燥湿化痰、祛风止痰、散结消肿的功效。目前未见关于天南星在慢性阻塞性肺疾病相关作用机制的报道。因此，需要建立一种科学分析该中药治疗慢性阻塞性肺疾病作用机制的方法。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种基于网络药理学及分子对接分析天南星活性成分抗慢阻肺作用的方法，将复杂的网络分析技术和大数据技术有效结合起来，分析预测出天南星活性成分的潜在作用靶点，解析了天南星抗慢阻肺作用机制。

2、本发明提供一种基于网络药理学及分子对接技术分析天南星抗慢阻肺机制的方法，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行：

3、s1、获取天南星的化学成分并预测成分的作用靶点：

4、以天南星为关键词，利用tcmsp数据库检索获得符合条件的天南星活性化合物，根据研究目的设定筛选标准，筛选符合条件的天南星活性化合物，并找出活性化合物在pubchem数据库里对应的canonical smiles号，导入到swisstargetprediction网站预测天南星活性化合物可能作用的靶向基因；

5、s2、识别疾病作用靶点：

6、以chronic obstructive pulmonary disease为关键词，利用genecards、omim、ttd、drugbank、pharmgkb数据库获得与慢阻肺相关的疾病靶点，与s1预测天南星活性成分可能作用的靶点进行交集，得药物-疾病交集靶基因；

7、s3、构建天南星与疾病网络，以及筛选核心节点：

8、将s1获得的符合条件的天南星活性化合物及其靶向基因、s2得到的药物-疾病交集靶基因输入cytoscape3.9.0软件建立天南星抗慢阻肺“成分-靶点-疾病”网络图，将交集靶点输入到string数据库选择物种为“homo sapiens”，最低关系分数设置为0.4，除去游离的蛋白得到蛋白互作图，利用cytoscape3.9.0软件中的插件cytonca计算网络图中的所有节点，筛选出排名前20的核心靶基因；

9、s4、对交集靶点进行go和kegg富集分析：

10、利用metascape网站对交集靶点进行go富集和kegg通路注释分析，预测靶点功能分布，并根据富集因子分析核心通路富集程度，解析天南星抗慢阻肺作用机制，结果利用chiplot网站进行绘图。

11、s5、分子对接验证：

12、通过步骤s3中构建的网络选择重要组合的关键活性成分，然后与所对应的核心靶点进行分子对接。

13、所述的方法，s1中，所述的筛选标准为生物利用度（oral bioavailability，ob）≥30%，类药性（drug-likeness，dl）≥0.18 。

14、所述的方法，s3中，通过cytoscape3.9.0软件计算网络图中所有节点的拓扑参数，选取betweenness、closeness、degree、eigenvector、local average connectivity-basedmethod（lac）、network、subgraph、information中位值作为核心靶点的筛选条件，选择核心靶点进行后续分析。

15、所述的方法，s5中，分子对接的受体蛋白是步骤s3中筛选出的核心靶点，配体分子则是核心靶点所对应的活性成分。首先在pubchem数据库里面下载活性成分的2d结构，保存为“sdf”格式文件利用chem3d 14.0软件将其能量最小化，保存为“mol2”格式的小分子配体文件。

16、所述的方法，s5中，还包括以下步骤：在uniprot数据库中搜索核心靶点对应的蛋白id，物种“home sapiens”并且经过验证，再从pdb数据库里面查找id相对应的蛋白的3d结构，保存为“pdb”格式，利用pymol 2.5.4软件对蛋白进行去水、配体前处理，准备好受体文件。

17、所述的方法，s5中，还包括以下步骤：利用autodock vina 1.5.6软件将蛋白3d结构经过加氢后保存为“pdbqt”格式文件，导入“mol2”格式的小分子配体文件，同样保存为“pdbqt”格式文件，然后设置网格点，保存参数并输出为“gpf”格式文件；最后使用autodockvina 1.5.6软件进行小分子配体与蛋白受体对接，取打分最高的构象借助pymol 2.5.4软件进行可视化处理。

18、本发明首次分析天南星抗慢阻肺作用机制的方法。通过网络药理学获得天南星治疗慢阻肺的关键作用靶点以及相关通路，确定其潜在的分子机制，再通过分子对接进行初步验证。研究结果显示，网络药理学挖掘出天南星抗慢阻肺靶点177个，经过筛选获得20个核心靶点，再通过go和kegg富集分析推测天南星抗慢阻肺的作用机制可能与mmp9、nfkbia、mapk14靶点有关。为后续的实验研究和开发应用提供参考。本发明运用大数据高通量整合网络药理学，具有药物筛选速度快、筛选信息全，可辅助用于药物研发，对于指导中药研发具有重要意义，具有很好的应用价值和市场前景。

技术特征：

1.一种基于网络药理学及分子对接技术分析天南星抗慢阻肺机制的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：s1中，所述的筛选标准为生物利用度ob≥30%，类药性dl≥0.18。

3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：s3中，所述计算网络图中的所有节点为通过计算网络图中所有节点的拓扑参数，选取betweenness、closeness、degree、eigenvector、local average connectivity-based method、network、subgraph、information中位值作为核心靶点的筛选条件，选择核心靶基因进行后续分析。

4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：s5中，关键活性成分是从pubchem数据库里面下载2d结构，保存为“sdf”格式文件利用chem3d 14.0软件将其能量最小化，保存为“mol2”格式的小分子配体文件。

5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：s5中，首先在uniprot数据库中搜索核心靶点对应的蛋白id，物种“home sapiens”并且经过验证，再从pdb数据库里面查找id相对应的蛋白的3d结构，保存为“pdb”格式，利用pymol 2.5.4软件对蛋白进行去水、配体前处理，准备好受体文件。

6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：s5中，分子对接是利用autodock vina1.5.6软件将蛋白3d结构经过加氢后保存为“pdbqt”格式文件，导入“mol2”格式的小分子配体文件，同样保存为“pdbqt”格式文件，然后设置网格点，保存参数并输出为“gpf”格式文件；最后使用autodock vina 1.5.6软件进行小分子配体与蛋白受体对接，取打分最高的构象借助pymol 2.5.4软件进行可视化处理。

技术总结
本发明属于生物医药技术领域，具体涉及一种基于网络药理学及分子对接分析天南星活性成分抗慢阻肺作用的方法。本发明通过网络药理学获得天南星治疗慢阻肺的关键作用靶点以及相关通路，确定其潜在的分子机制，再通过分子对接进行初步验证。研究结果显示，网络药理学挖掘出天南星抗慢阻肺靶点177个，经过筛选获得20个核心靶点，再通过GO和KEGG富集分析推测天南星抗慢阻肺的作用机制可能与MMP9、NFKBIA、MAPK14靶点有关。本发明运用大数据高通量整合网络药理学，具有药物筛选速度快、筛选信息全，可辅助用于药物研发，对于指导中药研发具有重要意义，具有很好的应用价值和市场前景。

技术研发人员：王卫,朱邵晴,褚琳,刘思瑶
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15