《基于生物信息学分析艾叶治疗慢性荨麻疹的分子机制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于生物信息学分析艾叶治疗慢性荨麻疹的分子机制（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 基于生物信息学分析艾叶治疗慢性荨麻疹的分子机制 种凯艳 兰祝飚Summary目的運用基因表达数据库（GeneExpressionOmnibus，GEO）基因芯片挖掘、生物信息学及分子对接技术，分析艾叶治疗慢性荨麻疹（chronicurticaria，CU）的分子机制。方法从GEO数据库下载CU的基因芯片数据集，利用R软件筛选出差异表达靶点，从中药系统药理学数据库（TraditionalChineseMedicineSystemsPharmacologyDatabase，TCMSP）、药物靶标识别平台（PharmMapper）等数据库获取艾叶的化学成分、药物靶点，运用GENEMANIA平台及R
2、软件，对药物疾病交集靶点进行蛋白质互作网络（protein-proteininteractionnetworks，PPI）分析、京都基因与基因组百科全书（KyotoEncyclopediaofGenesandGenome，KEGG）富集分析，使用AutoDockVina等软件进行分子对接验证。结果得到CU靶点320个、药物靶点382个，筛选出药物疾病交集靶点20个；PPI拓扑分析得出的核心靶点有ADAMTS4、FABP7、SRM、PDE5A、SOD2等；相关的化学成分有（2R）-5，7-二羟基-2-（4-羟苯基）、亚油酸乙酯、豆甾醇、槲皮素等；富集出涉及脂质和动脉粥样硬化、长寿调节信号通路、过
3、氧化物酶体增殖活化因子受体（peroxisomeproliferator-activatedreceptor，PPAR）信号通路、白细胞介素（interleukin，IL）-17信号通路、趋化因子信号通路等；9种化学成分与5个核心靶点间的分子对接显示，有40组对接具有结合活性（结合能Key生物信息学；分子对接；慢性荨麻疹；作用机制R285ADOI10.3969/j.issn.1673-9701.2023.15.006AnalyzethemolecularmechanismofArtemisiaargyiinthetreatmentofchronicurticariabasedonbioinfo
4、rmaticsCHONGKaiyan，LANZhubiaoDepartmentofDermatology，LishuiHospitalofTraditionalChineseMedicine，Lishui323000，Zhejiang，ChinaAbstractObjectiveToanalyzethemolecularmechanismofArtemisiaargyiinthetreatmentofchronicurticaria（CU）byGeneExpressionOmnibus（GEO）genechipmining，bioinformaticsandmoleculardockingte
5、chniques.MethodsThegenechipdatasetofCUwasdownloadedfromGEOdatabase，thedifferentiallyexpressedtargetswereselectedusingRsoftware，andthechemicalcompositionanddrugtargetsofArtemisiaargyiwereobtainedfromTraditionalChineseMedicineSystemsPharmacologyDatabase（TCMSP），PharmMapperandotherdatabases.UsedGENEMANI
6、AplatformandRsoftware，protein-proteininteractionnetworks（PPI）topologyanalysisandKyotoEncyclopediaofGenesandGenome（KEGG）enrichmentanalysiswereperformedfordrug-diseaseintersectiontargets，andmoleculardockingvalidationwasperformedusingAutoDockVinaandothersoftware.Results320CUtargetsand382drugtargetswere
7、obtained，and20drug-diseaseintersectiontargetswereselected;Theprotein-proteininteractionnetworkscoretargetsobtainedbyPPItopologyanalysiswereADAMTS4，FABP7，SRM，PDE5A，SOD2，etc.;Therelatedchemicalcomponentswere（2R）-5，7-dihydroxy-2-（4-hydroxyphenyl），ethyllinoleate，stigmasterol，quercetin，etc.;Enrichedinvol
8、vinglipidsandatherosclerosis，longevityregulatorysignalingpathway，peroxisomeproliferator-activatedreceptor（PPAR）signalingpathway，interleukin-17（IL-17）signalingpathway，chemokinesignalingpathway，etc.;Moleculardockingbetween9chemicalcomponentsand5coretargetsshowedthat40groupsofdockinghadbindingactivity（
9、bindingenergyKeywordsBioinformatics;Moleculardocking;Chronicurticaria;Mechanismofaction慢性荨麻疹（chronicurticaria，CU）是一种常见的皮肤过敏性疾病，临床特征为反复发作的风团伴红斑瘙痒1；其反复发作的剧烈瘙痒严重影响患者的生活质量，有时还可出现全身症状，包括关节痛、头痛、疲劳、潮红和胃肠道不适等2。CU的发病机制非常复杂，约3/4的患者找不到病因，目前认为可能是肥大细胞和嗜碱性粒细胞等被活化后所产生的一系列反应3。CU治疗上以缓解症状为主，国内外指南均推荐使用二代H1抗组胺药物作为一线药物，
10、但部分患者对该类药物反应差且病情易反复4。越来越多的研究表明，中医药治疗CU具有一定的优势，中西医协同治疗可增强临床疗效、减少不良反应、降低复发率5-7。艾叶为我国传统中药材，富含多种生物活性成分，包括挥发油、甾萜类、有机酸、黄酮类和多糖等。现代药理研究表明，艾叶具有抗菌、抗炎、抗过敏、止血、镇痛等药理作用8。本研究运用生物信息学、分子对接等技术，分析艾叶治疗CU的核心靶点、化学成分及作用通路。1资料与方法1.1挖掘GEO芯片获取CU靶点从基因表达数据库（GeneExpressionOmnibus，GEO）获取GSE57178、GSE72540基因芯片数据集，选取其中12例健康人的皮肤组织样本
11、和16例CU患者的病变皮肤组织样本，下载2个芯片的表达数据及GPL6244、GPL16699注释文件。运用R软件“sva”程序包消除2个数据集之间的批次效应，然后使用“limma”程序包进行差异分析，差异表达基因的筛选条件为|logFC|1、FDR0.05。1.2收集艾叶的化学成分及作用靶点检索中药系统药理学数据库（TraditionalChineseMedicineSystemsPharmacologyDatabase，TCMSP）获取艾叶的化学成分，并根据口服生物利用度（oralbioavailability，OB）30%、类药性（drug-likeness，DL）0.18进行筛选。通过P
12、harmMapper数据库预测各化学成分的潜在作用靶点，运用UniProt平台匹配各靶点的GeneSymbol。1.3筛选共同靶点并构建蛋白质互作网络核心网络运用R软件的“venn”程序包绘制药物疾病靶点韦恩图，并映射筛选出药物疾病交集靶点。将交集靶点提交至GENEMANIA平台获取蛋白质互作网络（protein-proteininteractionnetworks，PPI），通过Score值筛选出艾叶治疗CU的核心靶点。1.4生物信息富集分析将交集靶点导入R软件，应用“ClusterProfiler”等程序包进行基因本体学（geneontology，GO）、京都基因与基因组百科全书（Kyot
13、oEncyclopediaofGenesandGenome，KEGG）富集分析，包括生物学进程（biologicalprocess，BP）、细胞组分和分子功能（molecularfuntion，MF），对主要条目进行可视化。1.5分子对接验证选取核心靶点分别与化学成分进行分子对接验证，共45组。将化学成分作为小分子配体、核心靶点作为蛋白受体，从TCMSP数据库下载化学成分的MOL2文件，从蛋白质结构数据库（ProteinDateBank，PDB）下载核心靶点的PDB文件，使用PyMOL软件删除水分子及配体，通过AutoDockVina软件进行分子对接。2结果2.1收集药物靶点和疾病靶点通过TC
14、MSP数据库进行检索、筛选，最终收集艾叶的9个化学成分并上传至PharmMapper平台获得382个药物靶点。对GSE57178、GSE72540两个数据集进行差异分析，共鉴定出320个差异表达基因，其中在CU样本中上调的基因256个、下调的基因64个。选取差异最显著的40个基因绘制热图，构建药物疾病靶点韦恩图，共筛选出20个交集靶点。2.2构建蛋白质互作网络将20个交集靶点上传至GENEMANIA平台构建PPI，该PPI包括20个预测靶点，下载该网络的连接数据，通过Score值筛选出前5个靶点，分别为ADAMTS4、FABP7、SRM、PDE5A、SOD2，提示这些靶点可能在艾叶治疗CU中发
15、挥关键作用。2.3交集靶点富集分析对20个交集靶点进行KEGG富集分析，结果显示，富集出脂质和动脉粥样硬化、长寿调节信号通路、过氧化物酶体增殖活化因子受体（peroxisomeproliferator-activatedreceptor，PPAR）信號通路、白细胞介素（interleukin，IL）-17信号通路、趋化因子信号通路等，对主要条目进行绘图，见图1。2.4分子对接验证对45组主要化学成分核心靶点进行分子对接验证，一般认为结合能3讨论CU是常见的皮肤病之一，终身患病率较高。CU作为一种慢性疾病因反复发作导致治疗较困难10。中医药治疗CU疗效确切，在常规使用脱敏药的同时，配合中医药的特色疗法，患者复发率低，病程缩短，作用迅速，成效显著11。艾叶化学成分复杂，挥发油类
