吴晓敏， 周毅生， 杨俊腾， 莫海珊（广东药学院，广东广州510006）



反向分子对接法预测龙须藤两种多甲氧基黄酮的分子靶标

吴晓敏， 周毅生*， 杨俊腾， 莫海珊
（广东药学院，广东广州510006）

摘要：目的 预测龙须藤两种多甲氧基黄酮5，7，3＇，4＇，5＇-五甲氧基黄酮（PMFA）及5，6，7，5＇-四甲氧基-3＇，4＇-亚甲二氧基黄酮（TMFA）的分子靶标。方法 采用反向分子对接法，对这两种成分进行分析。结果 PMFA和TMFA可能在抗癌、抗类风湿性关节炎及抗心血管疾病等方面发挥作用，并通过防止CTSK与DHODH靶点作用于To11样受体、破骨细胞分化与嘧啶代谢等途径治疗类风湿性关节炎。结论 该方法可为龙须藤及两种多甲氧基黄酮的药效学及分子作用机制实验提供参考。

关键词：龙须藤；PMFA；TMFA；分子靶标；反向分子对接

KEYW 0RDS：Bauhinia championii（benth.）Benth.；PMFA；TMFA；mo1ecu1e targets；inversemo1ecu1e docking

龙须藤为豆科苏木亚科羊蹄甲属植物龙须藤Bauhinia championii（benth.）Benth.的干燥藤茎，是一味畲医病证论治中针对痹症，治疗类风湿性关节炎（IA）的特色药［1-2］，其活性成分很多，但目前相关研究主要集中于其不同有机溶剂提取物的药理作用上，而对其有效单体成分及其抗类风湿性关节炎分子机制的研究较少。5，7，3＇，4＇，5＇-五甲氧基黄酮（PMFA）及5，6，7， 5＇-四甲氧基-3＇，4＇-亚甲二氧基黄酮（TMFA）为龙须藤两种活性成分［3］，具有抗炎活性［3-6］，但迄今国内对两者的相关药理研究仍较少，其抗炎机制也不明确。在药物的开发研究过程中，为弥补传统药物研发手段的盲目性及高成本，以计算机为工具进行理论模拟、计算和预测，为药物开发提供理论指导信息的计算机辅助药物设计技术（CADD）越来越受到重视［7-8］。其中，以小分子化合物（天然产物、先导化合物及化学合成物）为探针，在已知结构的靶点数据库内搜寻可能与之结合的生物大分子，并通过空间和能量匹配相互识别形成分子复合物，从而预测药物潜在作用靶点的反向分子对接技术，在探索小分子的药理作用及机制等方面得到广泛的认可［9］。因此，本实验以龙须藤两种多甲氧基黄酮PMFA及TMFA为研究对象，利用反向分子对接法对其潜在作用靶标进行虚拟筛选和分析，一方面可为两者潜在的药理作用提供参考，而另一方面可为龙须藤的药理作用机制研究起到指导作用。

1 材料与方法

在Mo1inspiration网站（http：//www.mo1inspiration.com/）中画出PMFA和TMFA的分子结构（图1），计算出可以作为两者吸收的预测参数，再根据药物吸收五原则［10］评价其吸收性质。将PMFA 与TMFA小分子以3Dmo12文件提交给PharmMapperper server（http：//59.78.96.61/pharmmapper/he1p. php）进行优化，生成多种构象，选择人类蛋白靶标库，其他参数选为默认，对配体小分子与其数据库中的药效团自动匹配，并使其按匹配的z’-score打分高低排序［11］。将z’-score＞0的所有靶点作为分析对象，利用PDTD（http：//www.dddc.ac.cn/pdtd/ benchmark.php）、Drubank（http：//www.drugbank. ca/）、TTD（http：//bidd.nus.edu.sg/group/ttd/ttd. asp）数据库进行化合物-靶点-疾病分析归类，利用京都基因与基因组百科全书（the Kyoto Encyc1opedia of Genes and Genomes，KEGG，http：//www.genome. jp/kegg/）通路数据库进行通路注释和分析。

图1 PMFA和TMFA的结构式Fig.1 Structures of PMFA and TMFA

2 结果

2.1 PMFA与TMFA的吸收预测 Mo1inspiration网站对PMFA进行吸收性质预测，吸收参数为相对分子质量（MW）＝372.373、氢键给体（nOHNH）＝0、氢键受体（nON）＝8、脂水分配系数（miLogP）＝3.386；对TMFA进行吸收性质预测，吸收参数为相对分子质量（MW）＝388.372、氢键给体（nOHNH）＝0、氢键受体（nON）＝7、水分配系数（miLogP）＝2.665。结果，两者均符合五原则中氢键给体、受体、相对分子质量和脂水分配系数等参数的要求，表明具有良好的口服吸收性质与类药性。

2.2 PMFA与TMFA潜在靶标的反向预测 根据配体反向分子对接PharmMapper数据库筛选结果（PMFA的Job ID为141123183037，TMFA的JobID为141123183306），预测PMFA有PDB ID编号不同89个（相同蛋白名称为61个）、TMFA有95个（64个）有统计学意义的潜在分子靶点（i.e.z’-score＞0）。得分最高的前10个蛋白见表1。

通过对61个PMFA与64个TMFA实际靶点作进一步分析发现，由于靶点所涉及的疾病较多，故主要以龙须藤主治疾病进行分类，两者与类风湿性关节炎相关的靶点均有2个，而且蛋白名称一致（CTSK、DHODH）；与心血管疾病相关的靶点PMFA有9个、TMFA有8个（图2）。同时，对靶点整体分析发现，PMFA与癌症相关的预测靶点有20个、TMFA有24个（图3）。

图2 PMFA和TMFA与心血管疾病相关靶点Fig.2 Targets related With cardiovascular diseases of PMFA and TMFA

通过人工检索文献发现，目前国内未发现PMFA和TMFA在心血管及癌症方面的报道，但有在炎症方面的研究［3-6］，因此两者作为龙须藤活性成分，在抗类风湿性关节炎方面的可能性较大，故选择相应2个靶点CTSK（PMFA的Iank为20、83，TMFA为41）、DHODH（PMFA为62，TMFA为71）作进一步分析，PharmMapper提供配体与两靶蛋白药效团的匹配信息见图4。PMFA与CTSK （Iank为20，PDB为1BGO）药效团模型中含有4个疏水性特征、1个氢键供体、4个氢键受体（图4a）；与CTSK（Iank为83，PDB为1TU6）药效团模型中含有3个疏水性特征、2个氢键供体、4个氢键受体（图4b）；与DHODH（Iank为62，PDB为2FPY）药效团模型中含有6个疏水性特征、1个负电荷中心、2个氢键受体（图4c）。TMFA与CTSK（Iank为41，PDB为1BGO）药效团模型中含有4个疏水性特征、1个氢键供体、4个氢键受体（图4d）；与DHODH（Iank为1，PDB 为2FPY）药效团模型中含有6个疏水性特征、1个负电荷中心、2个氢键受体（图4e）。利用KEGG对两靶点进行通路分析，发现其可能通过to11样受体信号通路、破骨细胞分化通路及嘧啶代谢通路发挥抗类风湿性关节炎作用，见图5。

表1 得分最高的前10个蛋白Tab.1 Top 10 proteinsWith the highest scores

图3 PMFA和TMFA抗癌靶点Fig.3 Anticancer targets of PMFA and TMFA

图4 PMFA、TMFA相互影响与其抗类风湿性关节炎靶蛋白药效模型Fig.4 Pharmacophoremodels of the interactions of PMFA and TM FA and their anti-rheumatoid arthritis target proteins

3 讨论

本实验主要利用Mo1inspiration、PharmMapper、KEGG等生物学信息手段，对龙须藤活性多甲氧基黄酮类化合物PMFA与TMFA进行吸收、靶点及作用通路的预测分析，结果表明两者可能被吸收，并通过防止组织蛋白酶K与二氢乳清酸脱氢酶作用于To11样受体、破骨细胞分化及嘧啶代谢等途径，用以发挥抗类风湿性关节炎的作用，这为龙须藤治疗该疾病的分子机制提供了理论依据。在所有统计学有意义的靶点中发现，治疗中风、高血压、心肌缺血等心血管疾病有9个相关潜在靶点，其中有8个为两配体共有，其可作为深入探讨龙须藤行气活血，以治疗中风偏瘫的分子机制线索。

图5 PMFA和TMFA抗类风湿性关节炎靶点及相关通路Fig.5 Anti-rheumatoid arthritis targets and related path-Ways of PMFA and TMFA

更值得关注的是，PMFA筛选的61个靶点中有20个与癌症相关，而64个TMFA靶点中有24个，两者共有17个，而且在PharmMapper相应药效团模型的分值均靠前，其中得分前五名，并与癌症相关的靶点为细胞周期依赖性蛋白激酶6 （CDK6）与蛋白激酶2（CDK2），其在两种多甲氧基黄酮中的筛选结果排名一致，分别为Iank1与Iank5。在人体细胞中，CDK6主要控制细胞循环G1期，而CDK2则主要控制细胞循环G1、G2、S期［12］，两者均与细胞增殖凋亡等功能息息相关。细胞周期依赖性蛋白激酶家族（CDKs）与相应的周期蛋白结合，调控细胞周期的进程，在真核细胞周期的各种检验点中扮演着重要角色，被认为是潜在的抗癌因子［13］。根据反向分子对接结果，提示PMFA、TMFA和龙须藤可能与抗癌相关，故可在后期药理实验中研究其治疗癌症的可能性。

然而，虽然CADD因其在提高药物研发成功率、降低研发成本、缩短研发周期等方面的优势而成为目前创新药物研究的核心技术之一［14］，但计算数据始终不能替代药理实验数据。本实验主要是为药物开发提供理论参考，并为后续分子机制研究指导方向，故最终还需要传统药理药效学实验进行验证。

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［饮片炮制］

Forecast of molecule targets of tWo polymethoxylated flavonoids of Bauhinia championii by inversemolecule docking

WU Xiao-min， ZHOU Yi-sheng*， YANG Jun-teng， MO Hai-shan

（Guangdong Pharmaceutical University，Guangzhou 5IOOO6，China）

ABSTRACT：AIM To forecast themo1ecu1e targets of two po1ymethoxy1ated f1avonoids（5，7，3＇，4＇，5＇-pentamethoxyf1avone［PMFA］and 5，6，7，5＇-tetramethoxy-3＇，4＇-methy1endioxyf1avone［TMFA］）of Bauhinia championii（benth.）Benth..METH 0DS These two constituents were ana1yzed by inversemo1ecu1e docking. RESULTS PMFA and TMFA might p1ay an important ro1e in resisting cancers，rheumatoid arthritis and cardiovascu1ar diseases，which treated rheumatoid arthritis through preventing CTSK and DHODH from acting on to11-1ike receptor，osteoc1ast differentiation and pyrimidine metabo1ism pathways.C0 NCLUSI0N Thismethod can provide a reference for the pharmacodynamics and mo1ecu1armechanisms of action of two po1ymethoxy1ated f1avonoids and Bauhinia championii.

*通信作者：周毅生（1957—），男，教授，硕士生导师，从事药物新剂型与新技术的研究。Te1：（020）39352168，E-mai1：yishzhou @a1iyun.com

作者简介：吴晓敏（1992—），女，硕士，从事中药制剂研究与开发。Te1：13416191628，E-mai1：wuxiaomin0314@126.com

收稿日期：2015-05-12

doi：10.3969/j.issn.1001-1528.2016.03.027

中图分类号：I284.3

文献标志码：A

文章编号：1001-1528（2016）03-0603-04