基于苗藥發(fā)現(xiàn)抗AD的潛在活性小分子

潘大波 張永豪 祿夢 龍治峰

摘要：目的：運用分子對接技術(shù)發(fā)現(xiàn)苗藥中潛在的抗阿爾茨海默?。ˋlzheimer's disease， AD）活性小分子。方法：查閱文獻獲得抗AD的中藥庫，與苗藥庫疊合獲得抗AD的苗藥。從TCMSP下載抗AD的苗藥化學(xué)成分構(gòu)建抗AD苗藥化學(xué)成分庫。GeneCard數(shù)據(jù)庫獲得AD相關(guān)靶標構(gòu)建AD靶標庫，運用Autodock vina將抗AD苗藥化學(xué)成分庫與AD靶標庫進行分子對接，篩選具有抗AD潛力的活性小分子。結(jié)果：從文獻中獲得174種抗AD中藥，其中苗藥47種，TCMSP收載31種共2107個化學(xué)成分，類藥性高的化學(xué)成分392個。GeneCard中Relevance score排名前100的AD靶標共21個存在受體-配體復(fù)合物。分子對接顯示與AD靶標對接打分優(yōu)于-7.5 kcal/mol的化學(xué)成分3176個，化學(xué)成分MOL002659、MOL000546、MOL013352和MOL006824與多個靶標的親和力最強。結(jié)論：化學(xué)成分MOL002659、MOL000546、MOL013352和MOL006824是抗AD的潛在活性小分子。

關(guān)鍵詞：苗藥;阿爾茨海默病;分子對接

AD是一種神經(jīng)退行性疾病，全球約有AD患者5000萬人，每年新增病例1000萬，預(yù)計到2050年，AD患者將增加兩倍。AD患者的護理給家庭和社會帶來巨大的壓力，然而，目前沒有有效地緩解AD發(fā)病機制的藥物，僅僅是一些緩解癥狀的藥物，如乙酰膽堿酯酶抑制劑石杉堿甲。開發(fā)新的治療AD的藥物迫在眉睫。

中藥在醫(yī)療保健過程中發(fā)揮著重要的作用，特別是益智類的中藥，對預(yù)防和治療AD具有重要的意義。目前，用于治療AD的藥物石杉堿甲、加蘭他敏均是中藥的化學(xué)成分，因此，從中藥、民族藥中挖掘活性小分子是尋找治療AD藥物的有效方法。苗藥是苗族人民長期與疾病作斗爭的智慧結(jié)晶，從苗藥中發(fā)現(xiàn)治療AD的潛在活性小分子是一種有效途徑。本論文通過構(gòu)建抗AD苗藥化學(xué)成分庫和AD靶標庫，采用分子對接技術(shù)發(fā)現(xiàn)具有潛在抗AD的活性小分子，為發(fā)現(xiàn)抗AD藥物提供具有參考價值的先導(dǎo)化合物。

1方法

1.1 抗AD苗藥篩選

文獻調(diào)研篩選出抗AD的中藥，從《中華本草苗藥卷》中提取收載的苗藥構(gòu)建苗藥庫，將抗AD的中藥映射到苗藥庫獲得抗AD的苗藥。

1.2 抗AD苗藥化學(xué)成分庫構(gòu)建

從TCMSP數(shù)據(jù)庫[1]篩選出抗AD苗藥的化學(xué)成分，選取類藥性值（DL）≥ 0.18，口服利用度（OB）≥ 30%的化學(xué)成分構(gòu)建抗AD苗藥化學(xué)成分庫。

1.3 AD相關(guān)疾病靶標篩選

運用“Alzheimer's disease”在GeneCard數(shù)據(jù)庫中檢索獲得AD相關(guān)靶標，選取Relevance score排名前100的AD靶標，運用 Uniprot、Protein Data Bank等數(shù)據(jù)庫獲取靶標-配體三維結(jié)構(gòu)，根據(jù)配體位置定義受體活性位點，構(gòu)建AD相關(guān)疾病虛擬篩選靶標庫。

1.4 分子對接

運用Autodock vina軟件[2]將抗AD苗藥化學(xué)成分庫的配體逐一對接到AD相關(guān)疾病虛擬篩選靶標庫中。

2結(jié)果

2.1 抗AD的苗藥及化學(xué)成分庫

目前報道的抗AD中藥174味[3];《中華本草苗藥卷》收載的苗藥391味。將抗AD中藥疊合到391味苗藥中，得到47味抗AD的苗藥。運用TCMSP查詢，獲得31味苗藥的化學(xué)成分（表1）;共2107個化學(xué)成分，其中滿足DL≥ 0.18、OB≥ 30%的化學(xué)成分392個，即將這392個化學(xué)成分作為抗AD苗藥的化學(xué)成分庫。

2.2 AD疾病虛擬篩選靶標庫

從GeneCard檢索到AD相關(guān)靶標10698個。Relevance score排名前100的靶標，目前，報道配體-受體復(fù)合物的靶標21個（表2），如PSEN1、APOE和NOS3等。

2.3 分子對接分析

分子對接顯示，AD苗藥化學(xué)成分庫與AD相關(guān)疾病虛擬篩選靶標庫對接親和力優(yōu)于-7.5 kcal/mol的化學(xué)成分-靶標復(fù)合物3176個，其中與TTR、PINK1、GBE1、GAA、MFN2、APOE、NOS3、SOD1、BACE1、PSEN1、TNF、PLAU、NPC1、CRP、UCHL1、PSAP、IL1B、ATP7B、PARK7、ACE和MTHFR對接打分優(yōu)于-7.5 kcal/mol的化學(xué)成分分別為22、23、143、165、147、25、360、127、261、310、204、238、325、2、61、1、120、0、3、351和288個。選取每個靶標及打分最高的化學(xué)成分如圖1所示，TTR與MOL002659的對接打分為-8.5 kcal/mol，PINK1與MOL001458的對接打分為-9.0 kcal/mol。為了進一步考察靶標與化學(xué)成分之間的相互作用，從圖1中我們選取了打分最高的6組進行分析（圖2）。

從圖2A可以看出，MOL00546很好地嵌入NPC1的活性口袋中，MOL00546與Asn41形成氫鍵、與Phe108形成π-π堆積相互作用。在ACE體系中，MOL002659與Thr144、Asp140、Cys348、Gln355和Arg350形成5個氫鍵（圖2B）。MOL010425與Gln247形成氫鍵，與Trp447形成π-π堆積相互作用（圖2C）。NOS3的Thr329與MOL010425形成1個氫鍵，與Tyr71形成π-π堆積相互作用（圖2D）。MOL002659嵌入PSEN1的活性口袋中，MOL002659疏水部分與Leu286、Ile287和Leu268等疏水基團形成疏水相互作用（圖2E）。MOL005869與TNF有非常好的幾何匹配，MOL005869的疏水末端插入TNF的疏水空腔中，與Tyr形成π-π堆積相互作用（圖2F）。

3結(jié)論

AD的發(fā)病機制復(fù)雜，存在多種學(xué)說，如膽堿能學(xué)說、炎癥反應(yīng)、Tau蛋白學(xué)說等。31味抗AD苗藥中含有392個類藥性高的化學(xué)成分，化學(xué)成分MOL002659與TTR、PSEN1、ACE的結(jié)合親和力最高，MOL000546與NPC1和GBE1;MOL013352與UCHL1和IL1B;MOL006824與PSAP和ATP7B的作用最強。因此，MOL002659、MOL000546、MOL013352和MOL006824是潛在的抗AD小分子。

參考文獻

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