3.4 Kortlagning mismunaumbrotsefna sem tengjast fenýletanóíð glýkósíðum (PhGs) lífmyndunarferli

Áður höfum við samþætt umritunar- og efnaskiptagreiningu til að kanna lífmyndunarferla PhGs í safaríkum stilkum C. deserticola.16 Til að uppgötva sameindaferli sem leiðir til munar á efnaskiptum á milli blómstrandi og safaríks stofns, endurgerðum við lífmyndunarferil PhGs. (Mynd 4). Það innihélt aðallega fjórar KEGG-ferlar: „lífmyndun fenýlprópanóíðs (Ko00940)“, „lífmyndun fenýlalaníns, týrósíns og tryptófans (Ko00400)“, „týrósínefnaskipta (Ko00350)“ og „efnaskipta fenýlalaníns (Ko00360)“. Niðurstöðurnar á mynd 4 sýndu að hlutfallslegt innihald efnasambanda í PhGs lífmyndunarferlinu var breytilegt eftir vefjum (blómablómum og safaríkum stilkum) og vistgerðum (salt-basískt land, graslendi og sandlendi) C. deserticola. Í vistgerð graslendis var hlutfallslegt innihald týrósíns og kanilsýru uppstillt í safaríkum stilkum. Bæði í salt-basa landi og graslendisvistgerð var hlutfallslegt innihald koffínsýru uppstillt í blómablómum. Efnaskiptagreining fann þrjú fenýletanóíð glýkósíð (PhGs), nefnilega ísóakteósíð, akteósíð og 2'-asetýlakteósíð, og hlutfallslegt innihald þeirra var hæst í A2 hópnum.

Samkvæmt viðeigandi rannsóknum er Cistanche algeng jurt sem er þekkt sem „kraftaverkajurtin sem lengir lífið“. Aðalhluti þess er cistanoside, sem hefur ýmis áhrif eins og andoxunarefni, bólgueyðandi og eflingu ónæmisvirkni. Hlutverkið milli cistanche og húðhvítunar liggur í andoxunaráhrifum cistanche glýkósíða. Melanín í húð manna er framleitt með oxun týrósíns sem hvatað er af týrósínasa, og oxunarviðbrögðin krefjast þátttöku súrefnis, þannig að súrefnisfríar stakeindir í líkamanum verða mikilvægur þáttur sem hefur áhrif á melanínframleiðslu. Cistanche inniheldur cistanoside sem er andoxunarefni og getur dregið úr myndun sindurefna í líkamanum og hamlað þannig melanínframleiðslu.

Smelltu á Cistanche Tubulosa viðbót til hvítunar

【Frekari upplýsingar: david.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】

Að auki hefur cistanche einnig það hlutverk að stuðla að kollagenframleiðslu, sem getur aukið mýkt og ljóma húðarinnar og hjálpað til við að gera við skemmdar húðfrumur. Cistanche Fenýletanól Glýkósíð hafa veruleg niðurstillandi áhrif á virkni týrósínasa og sýnt er að áhrifin á týrósínasa eru samkeppnishæf og afturkræf hömlun, sem getur veitt vísindalegan grunn til að þróa og nýta hvítunarefnin í Cistanche. Þess vegna gegnir cistanche lykilhlutverki í húðhvíttun. Það getur hamlað melanínframleiðslu til að draga úr mislitun og sljóleika; og stuðla að kollagenframleiðslu til að bæta mýkt og ljóma húðarinnar. Vegna víðtækrar viðurkenningar á þessum áhrifum cistanche hafa margar húðhvítunarvörur byrjað að fylla á jurtaefni eins og Cistanche til að mæta eftirspurn neytenda og auka þannig viðskiptalegt gildi Cistanche í húðhvítunarvörum. Í stuttu máli, hlutverk cistanche í húðhvíttun skiptir sköpum. Andoxunaráhrif þess og kollagenframleiðandi áhrif geta dregið úr aflitun og sljóleika, bætt mýkt og gljáa húðarinnar og þannig náð hvítandi áhrifum. Einnig sýnir hin víðtæka notkun Cistanche í húðhvítunarvörur að ekki er hægt að vanmeta hlutverk þess í viðskiptavirði.

3.5 Sameindatengingargreining á helstu virku efnisþáttum C. deserticola

Safnaða 45 skyld sjúkdómsmarkmiðin voru sameindabundin með 127 efnasamböndum af C. deserticola. Byggt á niðurstöðum úr samanburði á bókmenntum og sameindatengingu, voru 15 merki og 88 efnasambönd loksins skimuð (töflur S2 og S3). Tafla S2 sýndi upplýsingar um markmið, sjúkdóma og spáð gen. Til að skilja frekar hið yfirgripsmikla samband milli valinna efnasambanda, valinna gena sem spáð var fyrir um og sjúkdóma, var gerð alhliða netgreining með því að nota Cytoscape útgáfu 3.7.0 (Mynd 5a). Flókið net var myndað meðal valinna efnasambanda og hugsanleg markmið þeirra varðandi beinþynningu, æðasjúkdóma, æðakölkun, hjartavöðvaskaða, Alzheimerssjúkdóm, Parkinsons, sleglahraðtakt og endaþarmskrabbamein. Hlutfall tengslanetsins á efnasambandi-markvíxlverkuninni var lýst í töflu S2, sem benti til þess að spáð gen CTSK og FDPS tengd beinþynningu og markgenið ACE um æðasjúkdóma hafi hærra gráðugildi, sem gefur til kynna að fleiri efnasambönd í C Deserticola getur virkað á þessi markgen.

Samspil gena 12 var greind og sýnd með því að nota STRING gagnagrunna. Prótein-prótein víxlverkun (PPI) netið (mynd 5b) var smíðað undir "miðlungs öryggi (0.4 sjálfgefið)". Með því að nota DAVID gagnagrunninn voru 14 KEGG leiðir 12 gena sem spáð var fyrir um sýndar á mynd 5c. KEGG leiðirnar sem auðgað eru með þessum genum innihalda aðallega serótónvirk taugamót, lifrarbólgu B, próteóglýkana í krabbameini og veirukrabbameinsmyndun. Listi yfir 12 skimuðu spáð gen var hlaðið upp í DAVID gagnagrunninn fyrir GO auðgunargreiningu (mynd 5d). Markmiðin tóku þátt í mörgum líffræðilegum ferlum (BP) þar á meðal „blóðflöguvirkjun“, „jákvæðri stjórnun á taugafrumum apoptotic ferli“ og „hippocampus þróun“. „Cytosol“, „nucleoplasm“ og „mitochondrion“ voru hæst í flokki frumuþátta (CC). Á sama tíma voru „kínasavirkni“, „próteinkínasavirkni“ og „prótein serín/þreónín kínasavirkni“ aðal sameindavirkni (MF) sem tók þátt.

Tafla S3 sýnir niðurstöður sameindatengingar virkra þátta í safaríkum stilkum C. deserticola og sjúkdómsmarkmiðum. Eins og sýnt er á mynd 4, bregðast 2'-asetýlakteósíð, acteoside og isoacteoside í PhGs af C. deserticola við salt-basa streitu. Mynd. 6a og S4a sýndu nákvæma mynd af sameindatengingu þessara þriggja efnasambanda með hámarksmarkmiðum. 2′-asetýlakteósíð hafði frábæra tengingu við markmið tengd æðakölkun (3TL5) og æðasjúkdómum (4BZR). Ísóakteósíð var með háa stiga tengingu við markmið tengd beinþynningu (4X6H) og æðasjúkdómum (4BZR). Acteoside hafði betri tengingu við markmið tengd æðasjúkdómum (4BZR) og sleglahraðtakti (4GQS). Mynd 6b og S4b sýndu niðurstöður sameindatengingar á milli fjögurra flavonoids sem greindust aðeins í blómstrandi og völdum bólgumarkmiðum. Tafla S4 gaf til kynna að chrysoeriol og cynaroside voru með hærri stig með 2 skotmörkum.

4. Umræður

Rannsókn okkar bendir til þess að blómstrandi C. deserticola inniheldur ekki aðeins virka efnið PhGs heldur einnig mikinn fjölda flavonoids. Einkum er hlutfallslegt innihald flavonoids verulega hærra en safaríka stilkanna. Flavonoids, vegna andoxunareiginleika, krabbameinslyfja, bólgueyðandi og stökkbreytandi eiginleika, og getu þeirra til að stjórna virkni lykilfrumuensíma, eru nú talin nauðsynleg innihaldsefni í ýmsum heilsufæði, lyfjum, lyfjum og snyrtivörum. .32 Flavonól eru flokkur flavonoids með 3-hýdroxýflavonoid beinagrind (IUPAC nafn: 3-hydroxy-2-phenylchromium-4-one). Fjölbreytileiki þeirra stafar af mismunandi stöðum fenól-OH hópsins.33 Hlutamyndun flavonóla veldur tvöföldu flúrljómun (vegna spennts ástands innan sameinda róteindaflutnings eða ESIPT), sem getur stuðlað að UV vörn í plöntum.34 Þess vegna mælum við með endurnotkun blómstrandi C. deserticola ríkur af flavonoids frekar en að henda þeim.

Athyglisvert, við komumst að því að flest mismunandi umbrotsefni sem tengjast saltvatns-alkalí streitu í þremur vistgerðum C. deserticola voru einnig flavonoids. Fyrri rannsóknir okkar16 komust að því að hlutfallslegt innihald fenýletanóíð glýkósíða (PhGs) í safaríkum stilkum C. deserticola (saltvatns-basískt land) er hærra en í hinum tveimur vistgerðunum. Selta getur valdið margvíslegum skaðlegum áhrifum í plöntum og ein af óumflýjanlegum afleiðingum hennar er of mikil framleiðsla á hvarfgefnum súrefnistegundum (ROS). Fini o.fl. taldi að flavonoids væru mikilvægur hluti af auka ROS hreinsikerfi.35 Xu-mei Jia o.fl. vangaveltur um að súkrósaboð stjórni ROS-jafnvægi með því að örva phenylpropane lífmyndunarferil og flavonoid myndun.36 Wang o.fl. trúa því að vegna þess að flavonoids geti fjarlægt skaðleg streituviðbragðsefni (þar á meðal sindurefna, stakar súrefnissameindir og peroxíð), geti þau aukið þol plantna fyrir lífrænum og líffræðilegum streitu.37 Zhang o.fl. notað umritagreiningu til að sýna fram á sameindaviðbrögð Cynanchum auriculatum laufa við saltstreitu. Þeir komust að því að lífmyndunarferill flavonoids og fenýlprópanóíða var virkjaður. Í þessari leið eru trans-kanilsýru 4-mónoxýgenasi (C4H) og kalkónhverfur beintengdar myndun flavonoids, þar sem tjáningarmagn þeirra á þeim var allt uppstýrt. Þessar niðurstöður gáfu til kynna að fleiri flavonoids væru mynduð, sem gætu stuðlað að heildar andoxunargetu sem svar við saltvatnsstreitu C. auriculatum. Á sama hátt, Walia o.fl. greint frá því að mikill fjöldi gena í flavonoid lífmyndunarferlinu væri uppstillt undir saltstreitu, sem gegndi mikilvægu verndandi hlutverki við að standast saltstreitu.38 Í stuttu máli teljum við að saltvatns-alkalí streita stuðli að uppsöfnun flavonoids í bæði safaríkinu. stilkar og blómstrandi af C. deserticola. Við lítum eindregið á saltlausan jarðveg sem bestu jarðvegsgerðina fyrir C. deserticola ræktun.

Annars vegar fengum við hina einstöku flavonoids í blómstrandi með því að greina niðurstöður umbrotsefnisins. Með hliðsjón af hlutverki flavonoids í bólgueyðandi, gerðum við sameindatengingargreiningu á þessum fimm efnasamböndum með bólgutengd markmið, til að leiðbeina þróun blómstrandi auðlinda sem ekki eru lyf. Á hinn bóginn framkvæmdum við sameindatengingu á virku efnisþáttunum í safaríkum stilkum C. deserticola til að bæta upp bilið í þessu sambandi. Það gaf nokkrar leiðbeiningar um meðferðarferli virku innihaldsefna C. deserticola til meðferðar á öldrunarsjúkdómum. Zhang o.fl. komst að því að C. deserticola þykkni hefur hugsanlega virkni gegn beinþynningu og þessi áhrif eru að minnsta kosti að hluta til þátt í RANKL/RANK/TRAF6 miðluðum NF-KB og PI3K/AKT merkjaflutningi og stjórnun á c-Fos og NFAT2 stigum.39 The birt gögn sönnuðu að einnig var greint frá því að nokkur einangruð efnasambönd C. deserticola, þar á meðal echinacoside, acteoside og cistanoside A, myndu vinna gegn beinþynningu. echinacoside, daucosterol, isoacteoside, cistanoside A, arena inside, cistanosinenside A, o.s.frv. Þó að þörf sé á meiri líffræðilegri sannprófun til að sannreyna núverandi niðurstöður enn frekar, getur þessi vinna veitt ný meðferðarmöguleika fyrir öldrunarsjúkdóma eins og beinþynningu, æðakölkun o.s.frv., og getur opnað nýjar leiðir fyrir uppgötvun lyfjasamsetninga úr náttúrulegum afurðum C. deserticola.

Niðurstaðan er sú að þessi rannsókn er sú fyrsta til að sýna fram á eiginleika efnaskiptabreytinga milli blóma og safaríkra stilka af þremur vistgerðum C. deserticola. Þar að auki var sameindatengingu beitt til að skima hugsanleg meðferðarmarkmið og efnasambönd C. deserticola. Eftirfarandi ályktanir voru fengnar: (1) fjöldi umbrotsefna í blómstrandi er meiri en í safaríkum stilknum og flest umbrotsefni sem aðeins greinast í blómstrandi eru flavonoids, sem hægt er að nota sem efni til að þróa ný lyfjaúrræði. (2) Hægt er að nota ísorhamnetín O-hexósíð og rósinidín O-hexósíð sem efnamerki til að greina safaríka stilka og blómstrandi í vistgerðunum þremur. (3) Salt-basísk streita leiðir til mikillar uppsöfnunar flavonoids í C. deserticola. Við leggjum til að salt-basískt land sé góður kostur til að rækta C. deserticola. (4) Virku innihaldsefni C. deserticola hafa góð möguleg meðferðaráhrif á öldrunarsjúkdóma eins og beinþynningu og æðasjúkdóma og æðakölkun. Á sama tíma hafa hinir einstöku flavonoids í blómablómi C. deserticola háa stigaskorun með bólgueyðandi markmiðum, sem gefur nýja stefnu fyrir þróun og nýtingu blómablómsins. Þessar rannsóknir hafa lagt fræðilegan grunn að gerviræktun og árangursríkri auðlindaþróun C. deserticola. Rannsókn okkar veitir nýjar aðferðir og fræðilegar leiðbeiningar fyrir þróun og nýtingu nýrra auðlinda lækningajurta og uppgötvun á hugsanlegum lækningaaðferðum náttúruafurða.

Fjármögnun

Þessi vinna var studd af National Natural Science Foundation of China (81473315 og U1812403-1), National Science & Technology Fundamental Resources Investigation Program of China (2018FY100701), Open Research Fund of Chengdu University of Traditional Chinese Medicine Key Rannsóknarstofa í kerfisbundnum rannsóknum á sérstökum kínverskum læknisfræðiauðlindum í Suðvestur-Kína (003109034001) og Beijing Natural Scientific Foundation (7202135), sem eru færðar þakklátar fyrir.

Framlög höfunda

Allir höfundar lögðu sitt af mörkum við handritsendurskoðunina og lásu og samþykktu innsendu útgáfuna. XS, LF-H og YZ lögðu sitt af mörkum við hugmynd og hönnun rannsóknarinnar; XS, PJ og BA söfnuðu sýnunum; XS og YZ skipulögðu gagnagrunninn; XS framkvæmdi tölfræðigreininguna; XS og LF-H skrifuðu fyrstu drög að handritinu; LF-H, YZ, JP og AB skrifuðu hluta af handritinu.

Hagsmunaárekstrar

Höfundar lýsa ekki yfir hagsmunaárekstrum.

Viðurkenningar

Við tjáum miklar þakkir til Xiang Zhang frá Institute of Medicinal Plant Development, Chinese Academy of Medical Sciences, Peking Union Medical College, fyrir leiðbeiningarnar um sameindabryggju.

Heimildir

1 T. Wang, X. Zhang og W. Xie, Am. J. Chin. Med., 2012, 40, 1123–1141.

2 Y. Jiang og PF Tu, J. Chromatogr. A, 2009, 1216, 1970–1979.

3 L. Gu, W.-T. Xiong, C. Wang, H.-X. Sun, G.-F. Li og X. Liu, Asian J. Androl., 2013, 15, 838.

4 NA Stefanova, AZ Fursova, KN Sarsenbaev og NG Kolosova, J. Ethnopharmacol., 2011, 138, 624–632.

5 C. Gu, X. Yang og L. Huang, að framan. Pharmacol., 2016, 7, 289.

6 S. Zheng, X. Jiang, L. Wu, Z. Wang og L. Huang, PLoS One, 2014, 9, e98061.

7 XJ Qin, W. Ni, CX Chen og HY Liu, Nat. Framl. Bioprospect., 2018, 8, 265–278.

8 F. Yang, Y. Qi, W. Liu, J. Li, D. Wang, L. Fang og Y. Zhang, Molecules, 2019, 24(19), 3448.

9 HL Qiao, PF Lu, R. Xu, J. Chen, X. Wang, WS Ma og TN Liu, Zhongyaocai, 2012, 35, 573–577.

10 X. Peng, Y. Luo, J. Wang, T. Ji, L. Yuan og G. Kai, Food Res. Int., 2020, 138, 109799.

11 E. Gemperline, C. Keller og L. Li, Anal. Chem., 2016, 88, 3422-3434.

12 B. Worley og R. Powers, Curr. Efnaskipti, 2013, 1, 92– 107.

13 S. Wei, X. Yang, G. Huo, G. Ge, H. Liu, L. Luo, J. Hu, D. Huang og P. Long, Int. J. Mol. Sci., 2020, 21, 1481.

14 J. Xu, J. Yan, W. Li, Q. Wang, C. Wang, J. Guo, D. Geng, Q. Guan og F. Ma, Int. J. Mol. Sci., 2020, 21, 4797.

15 W. Xin, L. Zhang, W. Zhang, J. Gao, J. Yi, X. Zhen, M. Du, Y. Zhao og L. Chen, Int. J. Mol. Sci., 2019, 20, 5893.

16 X. Sun, L. Li, J. Pei, C. Liu og L.-F. Huang, Plant Mol. Biol., 2020, 102, 253-269.

17 W. Liu, Q. Song, Y. Cao, N. Xie, Z. Li, Y. Jiang, J. Zheng, P. Tu, Y. Song og J. Li, J. Pharm. Biomed. Anal., 2019, 162, 16–27.

18 P. Zou, Y. Song, W. Lei, J. Li, P. Tu og Y. Jiang, Acta Pharm. Synd. B, 2017, 7, 647–656.

19 S. Li og B. Zhang, Chin. J. Nat. Med., 2013, 11, 110–120.

20 X. Zhang, D. Wang, X. Ren, AG Atanasov, R. Zeng og L. Huang, Curr. Prótein Pept. Sci., 2019, 20, 964–975.

21 W. Wu, Z. Zhang, F. Li, Y. Deng, M. Lei, H. Long, J. Hou og W. Wu, Int. J. Mol. Sci., 2020, 21, 1766.

22 J. Liu, J. Zhu, J. Xue, Z. Qin, F. Shen, J. Liu, X. Chen, X. Li, Z. Wu, W. Xiao, C. Zheng og Y. Wang, Sci. . Rep., 2017, 7, 16364.

23 YQ Li, Y. Chen, JY Fang, SQ Jiang, P. Li og F. Li, J. Ethnopharmacol., 2020, 254, 112764.

24 L. Gu, WT Xiong, C. Wang, HX Sun, GF Li og X. Liu, Asian J. Androl., 2013, 15, 838–840.

25 Z. Li, H. Lin, L. Gu, J. Gao og CM Tzeng, Front. Pharmacol., 2016, 7, 41.

26 T. Wang, X. Zhang og W. Xie, Am. J. Chin. Med., 2012, 40, 1123–1141.

27 J. Stamos, MX Sliwkowski og C. Eigenbrot, J. Biol. Chem., 2002, 277, 46265-46272.

28 PA Harris, M. Cheung, RN Hunter, 3., ML Brown, JM Veal, RT Nolte, L. Wang, W. Liu, RM Crosby, JH Johnson, AH Epperly, R. Kumar, DK Luttrell og JA Stafford, J Med. Chem., 2005, 48, 1610-1619.

29 J. Cheung, MJ Rudolph, F. Burshteyn, MS Cassidy, EN Gary, J. Love, MC Franklin og JJ Height, J. Med. Chem., 2012, 55, 10282-10286.

30 M. Koˇz´ıˇsek, M. Lepˇs´ık, K. Grantz ˇSaˇskov´a, J. Brynda, J. Konvalinka og P. Rez´aˇcov´a, FEBS J., 2014, 281, 1834–1847.

31 D. Szklarczyk, AL Gable, D. Lyon, A. Junge, S. Wyder, J. Huerta-Cepas, M. Simonovic, NT Doncheva, JH Morris, P. Bork, LJ Jensen og CV Mering, Nucleic Acids Res. , 2019, 47, D607–D613.

32 A. Panche, A. Diwan og S. Chandra, J. Nutr. Sci., 2016, 5, e47. 33 JB Harborne og CA Williams, The flavonoids, Springer, 1975, bls. 376–441.

34 GJ Smith og KR Markham, J. Photochem. Photobiol., A, 1998, 118, 99–105.

35 A. Fini, C. Brunetti, M. Di Ferdinando, F. Ferrini og M. Tattini, Plant Signaling Behav., 2011, 6, 709–711.

36 XM Jia, YF Zhu, Y. Hu, R. Zhang, L. Cheng, ZL Zhu, T. Zhao, X. Zhang og YX Wang, Hortic. Res., 2019, 6, 91.

37 F. Wang, W. Kong, G. Wong, L. Fu, R. Peng, Z. Li og Q. Yao, Mol. Genet. Erfðafræði, 2016, 291, 1545–1559.

38 H. Walia, C. Wilson, P. Condamine, X. Liu, AM Ismail, L. Zeng, SI Wanamaker, J. Mandal, J. Xu, X. Cui og TJ Close, Plant Physiol., 2005, 139, 822–835.

39 B. Zhang, L.-L. Yang, S.-Q. Ding, J.-J. Liu, Y.-H. Dong, Y.-T. Li, N. Li, X.-J. Zhao, C.-L. Hu og Y. Jiang, Front. Pharmacol., 2019, 10, 1412.

40 F. Li, X. Yang, Y. Yang, C. Guo, C. Zhang, Z. Yang og P. Li, Phytomedicine, 2013, 20, 549–557.

41 S.-Y. Lee, K.-S. Lee, SH Yi, S.-H. Kook og J.-C. Lee, PLoS One, 2013, 8, e80873.

42 X. Xu, Z. Zhang, W. Wang, H. Yao og X. Ma, Molecules, 2017, 22, 197.

【Frekari upplýsingar: david.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】