Spá um hugsanleg virk innihaldsefni og verkunarháttur hefðbundinna kínverskra lyfjaforma sem notuð eru til að vinna gegn öldrun sem byggir á uppbyggingu líkt.

Tengiliður: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 Netfang:audrey.hu@wecistanche.com

Qian Zhang, o.fl

Ágrip

Hlutlæg:Til að spá fyrir um möguleikanavirkurhráefni(PAI) og verkunarhátturhefðbundinkínverskalyflyfjaform sem notuð eru til að seinka öldrun.

Aðferðir: Við innleiddum notkun skammtaefnafræðiútreikninga og vélanáms til að spá fyrir umvirkurhráefniaf sumum kínverskum náttúrulyfjum sem notuð eru til að seinka öldrun. Síðan var netlyfjafræðiaðferð notuð til að afhjúpa hvernig þessi PAIsseinkaðöldrun.

Niðurstöður:Tólf PAI meðandstæðingur-öldrunáhrif komu í ljós: andrósterón, MHP, kortisón, própýlmetýltrísúlfíð, retínól, sjónhimnu, kortisól, 11-cis-retínól (2R, 3R)-3-hýdroxýprólín,4,5alfa-díhýdrókortisón (2S){{ 9}}ammoníak-6-úrídóhexanóat og17alfa, 21-díhýdroxý-5beta-pregnan-3,11,20-tríón. Auðgunargreiningar gáfu til kynna að hugsanlegt efnasambandsmarkmið og öldrunarmarkmið tengdust marktækt: stjórnun á ónæmiskerfinu; insúlínviðtaka boðleið; stjórnun á mítósufrumuhringnum; viðbrögð við næringarefnamagni; viðbrögð við oxunarálagi; losun cýtókróm c frá hvatberum; nám eða minni; bólgusvörun.

Ályktanir:Ný aðferð var lögð til til að spá fyrir um PAIandstæðingur-öldrunnáttúrulyf með því að innlima skammtaefnafræðiútreikninga og vélanám. Síðan var netlyfjafræðiaðferð notuð til að afhjúpa hvernig þessi PAI seinkar öldrun. Upplýsingarnar sem veittar eru í rannsókn okkar á PAI geta hjálpað til við að uppgötvaandstæðingur-öldrunlyf.

LYKILORÐ: Skammtaefnafræðiútreikningar; Vélnám; Virk efni; Vélbúnaður; Öldrun

Cistanche er meðandstæðingur-öldrunvirka

Kynning

Öldrun vísar til hægfara minnkunar á starfsemi líffæra. Einkenni öldrunar er stigvaxandi tap á lífeðlisfræðilegum heilindum sem leiðir til aukinnar dánartíðni. Versnunin sem öldrun veldur er stór áhættuþáttur fyrir þróun krabbameins, sykursýki og annarra aldurstengdra sjúkdóma í mönnum1 og er mikil byrði fyrir samfélagið, fjölskyldur og einstaklinga.2 Þess vegna er uppgötvun nýrrarvirkurhráefnitil að seinka öldrun og koma í veg fyrir öldrunartengda sjúkdóma er mikilvæg óuppfyllt þörf.

Náttúruvörur bjóða upp á mikla möguleika fyrir uppgötvun áandstæðingur-öldrunlyf. Greint hefur verið frá mörgum efnasamböndum og útdrætti úr náttúrulegum vörum sem seinka öldrun og lengja líf,3 eins og fjölpeptíð frá Fructus lycii (Lycium barbarum L.),4 og fjölsykrur úr ávöxtum ginsengs (Solanum muricatum).5 Samanborið við vestræna læknisfræði,hefðbundinkínverskalyf(TCM) byggir á fjölmarksaðferðum og tengist færri skaðlegum áhrifum með tilliti til seinkun á öldrun.6 Rannsóknir hafa sýnt að TCM samsetningar kalla fram áhrif þeirra á öldrun með því að styrkja andoxunaráhrif, ónæmisvirkni og taugainnkirtlastjórnun, auk sem hamlandi skaða á DNA innan frumna.7e9 Hins vegar hvortandstæðingur-öldrunáhrif TCM lyfjaforma er nákvæm aðferð eða hluti af samverkandi áhrifum er ekki þekktur. Klínískar afleiðingar TCM íandstæðingur-öldruneru ekki þekktar, og þærvirkurhráefniaf TCM samsetningum verður að einkenna.6

Auðkenning ávirkurhráefnilyfja felur venjulega í sér að nota dýralíkön eins og Drosophila melanogaster og Caenorhabditis elegans,3 prófun á lífvænleika frumna,10 vélanám og sameindatenging.11,12 Hins vegar eru slíkar tilraunaaðferðir tímafrekar og dýrar. Að auki hefur vélanám áhrif á offitunarvandamál og neikvæð sýni. Sameindatenging getur ekki alltaf veitt nákvæma þrívíddar (3D) uppbyggingu próteinkristalla.13

Netlyfjafræði er hægt að nota til markagreiningar og virknispá á kerfisbundnum grundvelli.14 Þessi aðferð sparar tíma og hjálpar til við að vinna bug á þeim vandamálum að hafa ekki nákvæma þrívíddarbyggingu próteinkristalla og hafa neikvæð sýni.13

Fáar rannsóknir hafa beinst að tengslum milli þátta TCM samsetninga og efnafræðilegrar uppbyggingar þeirra.6 Skammtaefnafræði er ein farsælasta notkun skammtafræðinnar og hægt er að nota hana til að skilja efni frá atómum til sameindakvarða.15 Þannig er skammtafræði. Hægt er að samþætta útreikninga, vélanám og netlyfjafræði til að rannsaka TCM samsetningar.

Í þessari vinnu, hluti og umbrotsefni nokkurraandstæðingur-öldrunTCM samsetningum var safnað fráHefðbundiðkínverskaLyfSystems Pharmacology Database (TCMSPD) og Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG). Einnig sumirandstæðingur-öldrunfíkniefnum var safnað í lyfjabankann. Sumir sameindaeiginleikar innihaldsefna og umbrotsefna TCM samsetninga og öldrunarlyfja voru reiknaðir út með skammtaefnafræði. Síðan voru þessir sameindaeiginleikar notaðir sem inntak til að þróa þyrpingarmódel samkvæmt aðferð Ward. Þættirnir og umbrotsefnin sem voru flokkuð í einn flokk með lyfjum gegn öldrun voru valin sem hugsanlegvirkurhráefni(PAI). Síðast var alhliða netlyfjafræðiaðferð notuð til að skýra verkunarmáta þessara PAIs viðandstæðingur-öldrun. Markmið þessarar rannsóknar var að nota nýja aðferð til að spá fyrir um PAIs TCM lyfjaforma og verkunarmáta þeirra gegn öldrun.

Cistancheer meðandstæðingur-öldrunvirka

efni og aðferðir

Undirbúningur gagna

Samsett efnasambönd og umbrotsefni hvers TCM samsetningar

Við skimuðum möguleikanaandstæðingur-öldruninnihaldsefni sex Yang-tonifying jurtalyf: eucommiae heilaberki (Eucommia ulmoides Oliv), 16 astragali complanate sæði (Astragalus kvartendur R.Br.), 17 fylgjur úr mönnum (Hominis placenta), 18 cistanches herba (Cistanche deserticoLa YC tubulosa (Cistanche deserticoanche maulosa/Cistanche tubulosa) Schenk) Wight),19 cerci cornu pantotrichum (Cervus nipport Temminck/Cervus elaphus Linnaeus) 20 og cynomorii herba (Cynomorium songaricum Rupr.).21

Íhlutir og tvívíddarbyggingar íhlutanna í náttúrulyfjunum sem nefnd eru hér að ofan voru frá TCMSPD22, einstökum lyfjafræðivettvangi kerfis sem hannaður er fyrir kínversk náttúrulyf. TheHefðbundiðkínverskaLyfGagnagrunnur (TCMD) 23 er grunnupplýsingagagnagrunnur sem notaður er fyrir ríkisstjórnun TCM.

Að lokum söfnuðum við 119 íhlutum í eucommiae heilaberki, 41 íhlutum í astragali complanati sæði, 10 íhlutum í fylgju manna, 75 íhlutum í cistanches herba, 10 íhlutum í cerci cornu pantotrichum og 3 íhlutum í cynomorii herba (viðbótarskrá 1).

Umbrotsefni og tvívídd uppbygging þessara sex jurtalyfja voru sótt frá KEGG (www.kegg.jp).24 Við fengum umbrotsefni þessara jurtalyfja á www.kegg.jp/kegg/reaction/. Alls var safnað 29 umbrotsefni í eucommiae heilaberki, 11 umbrotsefni í astragali complanate sæði, 13 umbrotsefni í fylgju manna, 51 umbrotsefni í cistanches herba og 22 umbrotsefni í cerci cornu pantotrichum (viðbótarskrá 2).

Efnafræðileg uppbygging og markmið lyfja gegn öldrun

Fimmtíu lyf sögðust hafaandstæðingur-öldrunáhrif komu fram.25e32 Tvívíddarbygging þessara lyfja var flutt út úr lyfjabankagagnagrunninum v3.033 (www.drugbank.ca) (viðbótarskrá 3).

Samsett markmið hvers og einsandstæðingur-öldrunlyf (efnafræðileg uppbygging þessara lyfja var svipuð og PAI) var safnað úr lyfjabankanum. Meðal allra skotmarka var aðeins haldið eftir þeim sem voru til í mannslíkamanum. Þannig söfnuðust 69 skotmörk (viðbótarskrá 4).

Öldrunartengd gen

The Human Aging Genomic Resources er ókeypis gagnagrunnur sem veitir upplýsingar um líffræði og erfðafræði öldrunar.34 Í þessari vinnu var safnað 293 öldrunartengdum genum úr HAGR (viðbótarskrá 5).

Próteinvíxlverkanir (PPI)

PPI gögn voru flutt inn úr hiPathDB gagnagrunninum (http://hiPathDB.kobic.re.kr).35 Þessi gagnagrunnur veitir upplýsingar um líffræðileg viðbrögð og boðleiðir til að byggja upp sameindavíxlverkunarnetandstæðingur-öldrunTCM samsetningar.

Cistanche er meðandstæðingur-öldrunvirka

PPAI spá

Sameindalýsingar

Reiknilýsing á sameindum er nauðsynleg fyrir kísilspá, sem oft er notuð til að lýsa byggingareiginleikum sameinda á megindlegan hátt.36 Í þessari rannsókn voru 209 sameindalýsingar reiknaðir37e39: 1 sameindaskautunareiginleiki; 42 staðfræðilegir eiginleikar; 11 rúmfræðilegir eiginleikar; 147 brot eiginleikar virkni hópa; 8 eiginleikar snefilefna (viðbótarskrá 6).

Útreikningur á sameindaskautun, staðfræðilegum eiginleikum og rúmfræðilegum eiginleikum var framkvæmdur með því að nota ChemAxon (https://www.chemaxon.com/). Hinir eiginleikarnir voru reiknaðir út með Power MV v0.61 (www. niss.org/PowerMV).

Klasagreiningar

Við notuðum aðferð Ward við stigveldisklasagreiningar. Þessi aðferð notar fráviksgreiningar. Viðmiðunin fyrir vali á klasapörunum til að sameinast í hverju skrefi byggist á ákjósanlegu gildi hlutlægs falls. Aðferð Ward getur að hámarki dregið úr summu veldisvillunnar.40

Spá um PAI markmið

Sameindalýsingar og klasagreiningar voru notaðar til að skima TCM samsetningar sem voru svipaðar lyfjum. Þættirnir og umbrotsefnin flokkast í einn flokk meðandstæðingur-öldrunlyf voru valin sem PAI. Einnig var litið á lækningamarkmið öldrunarlyfja sem skotmark PAI jurtalyfja.

Netlyfjafræðiaðferð til að afhjúpa verkunarmáta PAIs gegn öldrun

TCM málfræðikerfi sýna sameindaverkunarmáta náttúrulyfja og hægt er að sýna með GZ (V, F, P, S ).41 Í þessari rannsókn er verkunarháttur virku efnisþáttanna íandstæðingur-öldrunnáttúrulyf voru útskýrð með TCM málfræðikerfum.

V innihélt ýmsar gerðir af hnútum (PAI, markmið, sjúkdómur og skyld gen, efnasambönd). F samanstóð af ýmsum gerðum hnútatengsla (td víxlverkun, virkjun). P var ályktunarreglan milli markmiða PAI í TCM jurtum og próteina sem tengjast öldrun. Öll net voru mynduð með Cytoscape v3.2.142, sem hefur verið notað til að sýna verkunarmáta TCM samsetninga.

Niðurstöður

Klasagreiningar

Niðurstöður klasagreininga eru sýndar á mynd 1. Átta hópar voru teknir til greina. Hópur 1 innihélt kólín og própýlmetýltrísúlfíð. Hópur 2 samanstóð af metformíni og (2S)-2-ammoníaki-6-úreídóhexanóati. Hópur 3 innihélt b-karótín, retínól, sjónhimnu og 11-cis-retínól. Hópur 4 samanstóð af lípósýru og (2R, 3R)-3- hýdroxýprólíni. Hópur 5 innihélt levodopa og MHP. Hópur 6 samanstóð af DHEA (dehýdróepíandrósteróni) og andrósteróni. Hópur 7 innihélt prednisónkortisón, 17alfa, 21-díhýdroxý-5beta-pregnan-3,11,20-tríón og 4,5alfa-díhýdrókortisón. Hópur 8 samanstóð af hýdrókortisóni, prednisólóni og kortisóli (tafla 1).

Svona, byggt á líkindum efnafræðilegra mannvirkja á milliandstæðingur-öldrunlyf og innihaldsefni og umbrotsefni náttúrulyfja, fundum við 12 PAI (retínól, sjónu, kortisól, MHP, andrósterón, kortisón, própýlmetýltrísúlfíð (2S)-2-ammoníak-6-úrídóhexanóat (2R,3R) -3-hýdroxýprólín, 4,5alfa-díhýdrókortisón, 11-cis retínól og 17alfa,21-díhýdroxý-5beta-pregnane-3,11,20- triolein fjórar jurtir (eucommiae heilaberki, cistanches herba, fylgju manna, cynomorii herba).

Mynd 1. Klasagreiningar milli efnasambanda afhefðbundinkínverskalyfog lyf sem byggjast á líkingu í byggingu. Athugið: Hugtökin „mól007647“, „mól009052“, „mól009019“, „mól009018“, „1170“ og „4097“ vísa til própýlmetýltrísúlfíðs (2S)-2-ammoníak{{ 8}}úrídóhexanóat (2R, 3R)-3-hýdroxýprólín, MHP, andrósterón og kortisón, í sömu röð.

Hugsanleg markmið fyrir PAI

Á grundvelli markmiðsspár eru samsvarandi 69 markmið þessara svipaðu lyfja sem hugsanleg markmið PAI sýndar í viðbótarskrá 4.

Verkunarháttur PAIs við öldrun

Smíði PAIeputative markmið öldrunartengdra gena-annað PPI net manna

A PAIeputative miðar öldrunartengd gen annað PPI net manna var smíðað (mynd 2). Netið samanstóð af 518 hnútum (12 PAI, 16 hugsanleg markmið/þekkt öldrunarmarkmið, öldrun, 123 þekkt öldrunarmarkmið/öldrunartengd gen, 366 önnur prótein úr mönnum) og 2377 brúnir.Auðgungreiningar gáfu til kynna að hugsanlegt efnasambandsmarkmið og öldrunarmarkmið tengdust marktækt: stjórnun á ónæmiskerfinu; insúlínviðtaka boðleið; stjórnun á mítósufrumuhringnum; viðbrögð við næringarefnamagni; viðbrögð við oxunarálagi; losun cýtókróm c frá hvatberum; nám eða minni; bólgusvörun (tafla 2).

Greining á (2R, 3R)-3-hýdroxýprólíni hugsanlegu efnasambandi sem miðar á markundirnet

Ítarlegar greiningar á öllu netinu voru erfiðar vegna þess hversu flókið það er. Þess vegna greindum við tengslin milli markmiða PAI og sjúkdómstengdra próteina með því að draga út undirnet. Þar af leiðandi var notað (2R, 3R)-3-hýdroxýprólín efnasamband sem miðar á markmiðað undirnet til að skýra hvernig (2R, 3R)-3-hýdroxýprólín virkar við öldrun. Í þessu undirneti voru 8 hnútar og 15 brúnir (mynd 3).

Umræða

Tafla 1 sýnir að efnafræðileg uppbygging efnasambanda í hverjum hópi var svipuð. Til dæmis, í hópi 7, hafa prednisón, kortisón, 17a,21-díhýdroxý-5b-pregnan-3,11,20- tríón og 4,5a-díhýdrókortisón hýdroxýl hópa, karbónýlhópa og jafnmarga hringa. PAI sem við spáðum, eins og andrósterón, hafa kvíðastillandi og vitsmunabætandi áhrif, sem minnka með aldri.43 Kortisón er einn af innihaldsefnum fylgju manna, sem hefur verið greint frá að lengja líf.44,45 A-vítamín. er hópur ómettaðra lífrænna næringarefna sem innihalda retínól, sjónu, retínósýru, sem getur komið í veg fyrir aldurstengda minnisskerðingu.46,47 Þannig komumst við að þeirri niðurstöðu að andrósterón, kortisón, retínól og sjónhimnu gætu verið PAI íandstæðingur-öldrunjurtum, niðurstaða sem er í samræmi við niðurstöður klasa.

Öldrun tengist breytingum á fjölda og starfsemi meðfæddra ónæmisfrumna. Öldrun dregur úr getu viðtaka meðfæddra ónæmisfrumna til að bregðast við bakteríu- og veirusýkingum.48 Oxunarálag af völdum redoxójafnvægis hefur áhrif á öldrun og aldurstengda taugahrörnunarsjúkdóma.49,50 Aukið oxunarálag getur leitt til öldrunar.51 Líffræðileg svörun til oxunarálags, námsbrests21 og jákvæðrar stjórnun ónæmiskerfisins19 með því að nota genaverufræði (tafla 2) var í samræmi við bókmenntir og tengist öldrun.

Natríumháður fjölvítamínflutningsmaður (Q9Y289) getur flutt pantótenat, bíótín og lípóat í nærveru natríums (mynd 3). Bíótín (AB171548) er vatnsleysanlegt B-flókið vítamín (B7, B8 eða H) og nauðsynlegur cofactor fyrir nokkur karboxýlerunarviðbrögð. Skortur á bíótíni hefur skaðleg áhrif á frumu- og húmorsónæmisstarfsemi.52 A4 (P05067) er lítið lípóprótein í gegnum himnu sem getur hjálpað til við að takmarka mikið magn veiruafritunar.53 Einnig er hæfni til að stjórna afritun veiru nátengd öldrun.54 Þannig , komumst að þeirri niðurstöðu að (2R, 3R)-3-hýdroxýprólín geti virkað sem natríumháður fjölvítamínflutningsefni til að stjórna veiruafmyndun með því að virkja amyloid forveraprótein til að seinka öldrun.

Mynd 3 Ferlakerfi (2R, 3R)-3-hýdroxýprólíns að meðferðarmarkmiði P05067. Athugið: Appelsínugul, blá, gul, grá, bleik og rauð punktaör og heillína T tákna íhluti eucommiae heilaberki, hugsanlega mark, efnasamband, líffræðilegt ferli, öldrunarmark, öldrun, virkjun og hömlun, í sömu röð.

Niðurstaða

Ný aðferð var lögð til til að spá fyrir um PAIandstæðingur-öldrunnáttúrulyf með því að innlima skammtaefnafræðiútreikninga og vélanám. Síðan var net-lyfjafræðiaðferð notuð til að afhjúpa hvernig þessi PAI seinkar öldrun. Slík in silico aðferð gæti aðstoðað við uppgötvun og þróunandstæðingur-öldrunlyf. Upplýsingarnar sem veittar eru í rannsókn okkar á PAI geta aðstoðað við uppgötvun lyfja gegn öldrun.

Fjármögnun

Þessi vinna er studd af Natural Science Foundation ofChina (81373985).

Hagsmunaárekstrar

Við lýsum því yfir að engir hagsmunir séu í samkeppni.

Úr: ' Byggingarfræðileg líkt byggð spá um möguleikavirkurhráefniog verkunarhátturhefðbundinkínverskalyfsamsetningar notaðar viðgegn öldrunafQian Zhang, o.fl

---Tímarit umHefðbundiðkínverskaLæknavísindi (2018) 5, 177e184