专栏文章基于网络药理学和分子对接探讨

引用本文：刘枭，徐银莹，姜孙旻，许云.基于网络药理学和分子对接探讨疏风解毒胶囊治疗新型冠状病毒肺炎可能的作用机制[J].中国药物警戒.,18(2):-.

基于网络药理学和分子对接探讨疏风解毒胶囊治疗新型冠状病毒肺炎可能的作用机制

MechanismofShufengJieduCapsulesinTreatingCoronavirusBasedonNetworkPharmacologyandMolecularDocking

——新型冠状病毒肺炎治疗药品安全性研究专栏

正文

在年底陆续暴发的新型冠状病毒肺炎（coronavirusdisease,COVID-19）病原体为新型冠状病毒，即严重急性呼吸综合征冠状病毒2（severeacuterespiratorysyndromecoronavirus2，SARS-CoV-2），主要通过飞沫、气溶胶及接触发生人与人之间的传播，传染性强，易于流行。截至年3月6日24时，31个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团共有确诊病例例，累计治愈出院病例例，累计死亡病例例，累计报告确诊病例例。COVID-19以发热、乏力、干咳为主要表现，少数患者伴有鼻塞、流涕、咽痛、腹泻等症状，中医辨证分型主要有疫毒闭肺、内闭外脱、脾肺气虚、热毒闭肺等。

中华人民共和国国家卫生健康委员会、国家中医药管理局印发的《新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第七版）》中列举了疏风解毒胶囊用于COVID-19的观察期治疗。临床研究结果表明，疏风解毒胶囊联合阿比多尔治疗COVID-19轻症患者,可显著缩短临床症状好转时间和SARS-CoV-2转阴时间，说明中西医结合治疗可以做到优势互补，值得在临床上推广。

本研究采用网络药理学方法构建、分析药物-基因-疾病网络和靶点蛋白交互作用网络（proteinproteininteractionnetwork,PPInetwork），利用分子对接方法验证药物活性成分与病毒嵌合蛋白和人类血管紧张素转化酶Ⅱ（angiotensinconvertingenzymeⅡ，ACE2）的结合活性，阐述疏风解毒胶囊治疗COVID-19的作用机制，为后续深入研究和临床应用提供参考依据。

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材料与方法

1.1疏风解毒胶囊药物活性成分及作用靶点的筛选

通过中药系统药理学一体化分析平台（Tradit-ionalChineseMedicineSystemsPharmacologyDatabaseandAnalysisPlatform,TCMSP）检索虎杖、连翘、板蓝根、柴胡、败酱草、马鞭草、芦根、甘草的化合物成分，根据药物动力学参数口服利用度（oralavailability,OB）≥30%且药物相似性（drug-likeness,DL）≥0.18，筛选药物的活性成分，同时查阅文献筛选白藜芦醇、葛根素、大黄素等在药物中含量较高且具有抗炎、抗病毒等活性的化合物作为药物的活性成分。利用TCMSP平台检索活性成分的潜在靶点，通过String数据库检索靶点蛋白名称，设定物种为人（homosapiens），筛除非人类靶点，并获取蛋白的基因名称。

1.2COVID-19相关基因的收集

利用GeneCards数据库、OMIM数据库，检索关键词“novelcoronaviruspneumonia”和“coronavirusdisease得到COVID-19相关靶点。

1.3药物-靶点-疾病网络的构建与分析

对药物靶点和疾病靶点取交集，在Cytoscape_v3.7.2软件中构建药物-靶点-疾病网络，利用NetworkAnalyzer工具进行拓扑学分析。

1.4靶点蛋白交互作用网络的构建

基于String数据库获取高置信度的交集靶点蛋白交互作用信息，在Cytoscape软件中构建PPInetwork，利用NetworkAnalyzer工具进行拓扑学分析。

1.5成分-靶点分子对接验证

通过有机小分子生物活性数据库（Pubchem）检索核心活性成分分子结构，通过蛋白质数据库（PDB）获取SARS-CoV-2嵌合受体结合域与其ACE2受体的结合分子（PDBID：6VW1，A、B链为ACE2，E、F链为SARS-CoV-2嵌合体）、跨膜丝氨酸蛋白酶hepsin胞外区与底物共价结合的晶体结构（PDBID：1Z8G）、SARS-CoV-2S蛋白的胞外结构域结构（PDBID：6VYB）的pdb格式文件，使用PyMol软件对受体和配体分子进行去水、加氢处理。以洛匹那韦、利托那韦、利巴韦林、磷酸氯喹、阿比多尔作为阳性对照，使用分子对接模拟软件Autodock_vina对核心活性成分和核心靶点进行分子对接。

1.6靶点的生物功能富集分析

利用David6.8数据库，设定物种和背景为人（homospanies），设定阈值P≤0.05、伪发现率（FDR）≤0.05，对交集靶点进行基因本体（geneontology,GO）功能富集分析和基因组百科全书（Kyo-toencyclopediaofgenesandgenomes,KEGG）通路富集分析。

02

结果

2.1疏风解毒胶囊的活性成分

通过TCMSP平台和文献检索共筛选到口服利用度≥30%且药物相似性≥0.18的活性成分种，虎杖含有14种活性成分、连翘含有23种活性成分、板蓝根含有38种活性成分、柴胡含有17种活性成分、败酱草含有12种活性成分、马鞭草含有12种活性成分、芦根含有2种活性成分、甘草含有91种活性成分。

2.2药物-靶点-疾病网络

利用TCMSP平台共筛选药物的个靶点，从OMIM数据库、GeneCards数据库共筛选到个COVID-19相关靶点，结合两者结果获得52个潜在作用靶点。在Cytoscape软件中构建的药物-靶点-疾病网络（图1）。拓扑学分析结果显示，网络度值（Degree）中位数2倍值为8，介度中心性（betweennesscentrality，BC）中位数为0.、紧密中心性（closenesscentrality，CC）中位数为0.44669，满足上述拓扑学参数的活性成分有白藜芦（MOL）、槲皮素（MOL）、葛根素（MOL）、木犀草素（MOL）、山柰酚（MOL）、汉黄芩素（MOL）、大黄素（MOL）、柚皮素（MOL）8种活性成分，这些分子均能作用于10个以上交集靶点，对治疗作用可能有重要的影响，因此将上述8种活性成分（表1）作为核心活性成分。

2.3靶点蛋白交互作用网络（PPI网络）

利用String数据库和Cytoscape软件构建的高置信度交集靶点蛋白PPI网络（图2）。利用Cyt-oscape软件的MCODE插件对网络进行聚类分析，获得2个子网络。网络A有20个节点，条边，得分16.，包括白细胞介素6（interleukin-6,IL-6）、肿瘤坏死因子（tumornecrosisfactor,TNF）、丝裂原活化蛋白激酶1（mitogen-activatedproteinkinase1，MAPK1）等节点；网络B有3个节点，3条边，得分3.0，包括肿瘤抑制基因P53（tumorproteinp53，TP53）、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammaliantar-getofrapamycin,MTOR）、转录因子P65（transcrip-tionfactorp65，RELA）。拓扑学分析结果（表2），网络度值中位数2倍值为26，介度中心性中位数为0.，紧密中心性中位数为0.，满足上述参数卡值的靶点为IL-6、TNF、MAPK8和MAPK1，这4个靶点可作为治疗作用的核心靶点，在治疗作用中可能发挥了重要作用。

2.4分子对接模拟验证结果

利用Autodock_vina软件对核心活性成分与6VW1、1Z8G和6VYB蛋白进行分子对接，结果如表3和图3所示。疏风解毒胶囊核心活性成分与6VW1、1Z8G和6VYB蛋白的最低结合能几乎全部-5kcal/mol，并且核心活性成分与受体蛋白的最低结合能大多数阳性对照药物与受体蛋白的最低结合能，活性成分与受体蛋白的残基之间能够形成氢键等分子间作用力，能够自发结合且结合活性较好。

2.5富集分析

通过GO富集获得P≤0.05的生物过程（biologicalprocesses）条目61个、细胞组分（cellular

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