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  • 基于网络药理学的附子-干姜药对治疗心力衰竭的作用机制分析

    作者:刘鑫馗;吴嘉瑞;张丹;张晓朦

    目的:探讨附子-干姜药对治疗心力衰竭的作用机制.方法:本研究首先构建心力衰竭相关的蛋白互作网络,然后选取附子-干姜药对含有的24个活性成分,预测其作用靶点,进而构建附子-干姜药对活性成分-预测靶点网络、构建与心力衰竭相关的附子-干姜药对活性成分-潜在靶点网络、进行基于京都基因与基因组百科全书(KEGG)的生物通路富集分析,研究附子-干姜药对治疗心力衰竭的作用机制.结果:与心力衰竭相关的附子-干姜药对活性成分-潜在靶点网络包含23个靶点,关键靶点涉及碳酸酐酶2(CA2),11-β-羟基类固醇脱氢酶1(HSD11B1),基质溶素-1(MMP-3),肽基脯氨酰顺反异构酶FKBP1A(FKBP1A),磷酸二酯酶4D(PDE4D),热休克蛋白90α(HSP90AA1)等.KEGG通路7条,主要涉及肾素-血管紧张素系统(Renin-angiotensin system)等.结论:本研究结果初步验证和预测了附子-干姜药对治疗心力衰竭的作用机制,并为进一步深入揭示其作用机制奠定了良好基础.

  • 基于网络药理学的大黄利胆片的作用机制研究

    作者:霍晓乾;谷宇;张燕玲

    大黄利胆片由大黄、手掌参、余甘子组成,功效为清热利湿、解毒退黄,治疗酒精性脂肪肝、胆汁淤积、胆囊炎等病症疗效显著.3味中药分别是中药、蒙药、藏药的常用药,各自药性特点依附于不同的民族药体系,体现了不同的民族药特色,形成了一个独特的民族药的研究载体.该研究通过分子模拟技术预测了3味药的作用靶标,根据靶标蛋白相互信息构建了大黄利胆片的蛋白相互作用网络.采用分子复合物检测算法(MCODE)进行网络功能模块分析,并对模块功能进行注释.研究发现大黄、余甘子生物网络模块具有功能相似性,主要通过对炎症相关通路的协同调节作用发挥保肝护肝作用,而手掌参则通过调节营养物质代谢和机体生理状态,起到补益气血、调和全方的作用.该研究解释了大黄利胆片配伍发挥保肝护肝作用的作用机制,有助于大黄利胆片的进一步开发研究,为民族药的进一步开发利用提供了借鉴.

  • 基于蛋白互作网络分析祛风湿药川乌的抗炎机制

    作者:郑世超;严小英;陈菊;赵姝婷;温川飙

    炎症是风湿性疾病的重要危险因素之一.川乌是临床常用祛风湿药,具有显著抗炎作用,然其分子层面作用机制尚不清楚.为深入探索祛风湿药川乌抗炎作用的分子层面机制,该研究以川乌抗炎活性成分乌头碱、次乌头碱和新乌头碱为代表,通过数据库检索获得化合物的作用靶点及其蛋白质相互作用信息,构建川乌的蛋白互作网络.在此基础上,利用分子复合物检测算法(MCODE),对网络进行模块分析及功能注释,结果显示川乌抗炎作用机制主要与前列腺素代谢过程,趋化因子介导的白细胞趋化作用有关.该研究从分子网络水平系统探讨了川乌的抗炎机制,为川乌治疗风湿性疾病的研究提供科学依据.

  • 三七皂苷类成分的蛋白质相互作用网络分析

    作者:任真真;张燕玲;王星;王石峰;贺昱甦;翟晨曦;乔延江

    三七皂苷类成分是三七发挥药效的活性部位,目前对其作用机制尚无系统的研究.该文构建了三七皂苷类成分的蛋白互作网络并对网络进行模块分析,通过模块的功能及包含的蛋白从分子水平上阐释三七皂苷类成分的作用机制.结果表明三七皂苷发挥药效主要与环磷酸腺苷代谢、血管伸缩、血液凝固、T细胞增殖与分化等生物过程相关.

  • 基于网络模块分析的降香黄酮类成分抗炎机制研究

    作者:郑世超;任真真;张燕玲;乔延江

    黄酮类化合物作为降香主要活性成分之一,具有抗炎作用.该研究以具有抗炎活性的异甘草素、甘草素、柚皮素及紫铆花素黄酮类化合物为研究载体,通过数据库检索确定化合物的作用靶点,利用靶点的蛋白质相互作用信息构建降香黄酮类化合物作用的蛋白互作网络.采用分子复合物检测算法(MCODE)对网络进行模块分析,利用Cytoscape软件中的BinGO插件,从Gene Ontology获取数据,从而对识别出的模块进行功能注释,通过模块功能探讨阐释降香黄酮类化合物抗炎作用机制,结果显示其主要与抑制FOS,PTGS2表达、抑制IL-1β释放、抑制MAPK通路和Toll样受体通路有关.

  • 基于计算机辅助水解和蛋白互作网络的珍珠母寡肽作用机制解析

    作者:陈艳昆;乔连生;霍晓乾;张栩;韩娜;张燕玲

    珍珠母蛋白及活性肽是珍珠母发挥疗效的主要成分之一,解析其药效物质及作用机制具有重要研究意义.该研究利用计算机辅助水解和蛋白互作网络等模拟技术,获得珍珠母的活性寡肽成分,预测其潜在的作用靶标并解析珍珠母寡肽的作用机制.通过收集珍珠母的主要珍珠层蛋白序列,采用计算机辅助水解方法进行蛋白的模拟消化水解,构建了包含458条珍珠母水解寡肽的三维结构数据库.随后利用反向找靶技术预测珍珠母寡肽的作用靶点,并通过网络富集技术法对排名前20的关键靶点及其蛋白互作关系进行分析,获得12个功能模块.从系统角度理解各种生物学过程,发现珍珠母寡肽的作用靶点与神经系统相关疾病有密切关系,提示珍珠母寡肽具有能治疗中枢神经类相关疾病的功效.计算机辅助水解方法可以高效地对已知序列结构的珍珠母蛋白进行模拟水解,并结合蛋白互作网络,解析珍珠母寡肽治疗神经类疾病的作用机制.该研究为探讨中药寡肽类药效物质发现及作用机制解析的提供研究思路,为开展寡肽类中药设计研究提供了重要的技术支撑.

  • 基于活血化瘀功效的温苦肝、寒苦肝性效关系研究

    作者:李晶;吴东雪;候宁;刘敏;张燕玲;乔延江

    活血化瘀中药是临床上常用的一类功能相同的药物,且多性属寒温,是研究中药药性和功效关系的优良载体.所以为了探讨活血化瘀中药的寒温差异与其功效的内在联系,该文通过数据库检索获取温苦肝、寒苦肝组合的主要有效成分及作用靶点,应用Cytoscape 3.5.1平台构建蛋白互作网络,采用BinGO插件对识别出的功能模块进行功能注释和统计分析,结果表明苦-肝组合主要通过参与细胞周期、脂质代谢、血液循环等生命过程而发挥活血祛瘀的功效;寒性蛋白网络主要通过EDNRA等靶点参与血管收缩、通过PLAU等靶点调节凝血,从而发挥凉血消痈的功效;温性蛋白网络主要通过P2RY12等靶点参与调节血小板活化,从而发挥活血行气、通经止痛的功效.该研究从分子网络水平阐释了苦-肝组合的共性特征和温、寒的特异性特征,为中药的药性与功效的内在联系研究提供了新思路.

  • 基于药性组合的姜黄、郁金、莪术的性效关系研究

    作者:吴东雪;候宁;李晶;刘敏;张燕玲;乔延江

    姜黄、郁金、莪术均来源于姜科植物,为同一植物的不同药用部分,但三者药性不同,从而产生的功效、针对的症状亦不相同,姜黄、莪术的药性组合均为温辛肝、温苦肝,郁金的药性组合为寒心肝、寒苦肝、寒辛心、寒苦心,对比分析郁金与姜黄、莪术的性效关系的相关性和差异性,阐释三者作用机制的异同点.该文以姜黄、郁金、莪术为研究载体,通过TCMD,TCMSP,ChEMBL数据库获取其有效成分及作用靶点,构建蛋白互作网络,对网络进行模块聚类分析.姜黄、郁金的对比研究表明,姜黄性温,通过P2RY12,GNG2等基因调节血液凝固发挥通经止痛功效;郁金性寒,通过LDLR,APOB,PRKCA,SOD1,TP53等基因调节脂质代谢、血浆脂蛋白水平、血小板活化、氧化应激反应、凋亡等过程发挥清心凉血的功效.姜黄、郁金的对比研究表明,莪术性温,通过GRIA2,GRIA4等基因调节神经系统过程发挥其破血逐瘀的功效;郁金性寒,通过CALM1,LPL,APOB,SOD1,TP53等基因调节血小板活化、脂质代谢、血浆脂蛋白、氧化应激、凋亡过程发挥清心凉血的功效.姜黄、郁金、莪术三者均为辛苦味,归肝经,其活血功效可能与参与脂质代谢、血液凝固、血红蛋白、血小板脱粒等过程有关.通过对3味中药的网络进行聚类分析,有利于阐释药性组合与功效的内在联系,为药性与功效规律的研究奠定基础.

  • 基于药性组合的活血化瘀中药性效关系研究

    作者:吴东雪;霍梦琪;候宁;李晶;刘敏;张燕玲;乔延江

    中药功效是药物作用于人体后产生的治疗作用,中药药性是功效作用的进一步概括,功效与药性之间存在必然的内在关系.该文提出以药性组合为基本单位,通过“药性组合-中药作用靶标-生物网络模块-功效”的研究模式,在整体层次上发现药性组合与中药功效、药效间的关系.研究表明,温辛肝组合通过参与脂质代谢、血液凝固、血小板活化、血红素氧化、血小板脱粒、细胞凋亡、炎症反应等生命过程来达到抗肿瘤、抗血栓、抗心肌缺血和抗炎等药理药效,从而发挥其活血行气的功效.

  • 用生物信息学分析预测绝经后骨质疏松症核心基因与互作miRNA的研究

    作者:柴毅;谭峰;樊巧玲

    目的 揭示参与绝经后骨质疏松症(postmenopausal osteoporosis,PMOP)生理病理过程的核心基因,并预测可能与之相互作用的微小核糖核酸(micro-ribonucleic acid,miRNA).方法 选取NCBI基因表达综合数据库基因芯片GSE57273,应用GEO2R和Morpheus分析软件获得差异基因(differentially expressed genes,DEGs),并通过DAVID(Database for Annotation,Visualization and Integrated Discovery)进行功能富集分析.应用STRING(Search Tool for the Retrieval of Interacting Genes)、Cytoscape和MCODE(Molecular Complex Detection)软件建立蛋白相互作用网络计算DEGs的各个连接度并分析网络集簇模块.由CyTargetLinker预测与核心基因互作的miRNA.结果 本研究共获得841个DEGs,其功能主要富集于基因表达过程,细胞大分子生物合成过程等.蛋白相互作用网络共包含523个节点与2026条连线.本研究列出了前3个集簇模块,同时筛选出10个核心基因:HSP90AA1、EP300、SMARCA2、RANBP2、ASH1L、EIF4E、PTEN、CNOT6L、RPL7、KRAS,并预测出37个miRNA可与其中7个核心基因靶向性相互作用.结论 核心基因与其相互作用的miRNA的发现可能有助于了解PMOP的病理机制,或为药物的开发提供治疗靶点.同时,通过对核心基因富集功能的鉴定为PMOP建立新的科学假说提供依据.

  • 异柠檬酸脱氢酶1突变的原发性胶质母细胞瘤差异表达基因的生物学功能分析

    作者:胡慧敏;王政;江涛

    目的 探讨异柠檬酸脱氢酶1(IDH1)突变的原发性胶质母细胞瘤患者差异表达基因的生物学功能.方法 肿瘤标本来自中国脑胶质瘤数据库中2005年1月至2009年12月接受手术切除并随后接受放疗和烷化剂化疗的原发性胶质母细胞瘤患者69例.提取肿瘤组织RNA后进行全基因组微阵列芯片分析;提取组织DNA后进行焦磷酸测序,检测IDH1基因突变状态.按照IDH1基因有无点突变将组织样本分为IDH1突变型和IDH1野生型2组.使用BRB Array Tools对样本的RNA表达谱数据进行分析,得到2组间的差异表达基因.利用组学分析软件OmicsBean对2组的差异表达基因进行生物学功能注释和蛋白互作分子网络分析.结果 IDH1突变型与IDH1野生型2组样本中共有525个基因表达的差异有统计学意义,其中在IDH1突变型原发性胶质母细胞瘤中表达水平上调的148个基因主要反映了IDH1突变后能量代谢和蛋白质代谢的变化(如三羧酸循环及多种氨基酸代谢).而表达水平下调的377个基因主要涉及细胞粘连、细胞外基质与受体的相互作用等生物学过程.结论 IDH1突变引起了胶质瘤中能量代谢、蛋白质代谢及一些癌症相关基因表达水平等生物学过程的变化.

  • 基于网络药理学的"白鲜皮-地肤子"药对治疗湿疹作用机制研究

    作者:孟子琦;吴嘉瑞;杨艳平;倪梦蔚;赵屹;刘殊羽

    目的:基于网络药理学,探讨"白鲜皮-地肤子"药对治疗湿疹的作用机制.方法:本研究依托中药系统药理学数据库和分析平台,筛选出"白鲜皮-地肤子"药对的21个化合物并预测靶点,通过治疗靶点数据库、遗传关联数据库预测治疗湿疹的靶点,并通过STRING数据库构建蛋白互作网络;采用Cytoscape软件构建"白鲜皮-地肤子"药对的化合物-预测靶点网络、与湿疹相关的化合物-潜在靶点网络.结果:与湿疹相关的化合物-潜在靶点网络共包含17个靶点,涉及视黄酸受体RXR-α(RXRA)、核受体共激活因子2(NCOA2)、雄激素受体(AR)、转录因子p65(RELA)及肿瘤坏死因子(TNF)等.结论:本研究结果验证和预测了"白鲜皮-地肤子"药对治疗湿疹的作用机制,并为进一步深入揭示其作用机制提供了科学依据.

  • 小鼠烧伤早期免疫细胞基因表达谱分析及靶基因的筛选

    作者:邹琼;高艳彬;金辉;卢志阳;史鹏伟;杨磊

    目的 利用生物信息学方法对小鼠烧伤早期免疫细胞差异基因表达谱进行分析并检测,筛选相关差异基因,以期找到潜在的诊断及治疗靶标.方法 从GEO数据库中下载GSE7404数据集,通过配对样本t检验、倍比法及GO功能富集分析筛选差异表达基因,应用STRING数据库及Cytoscape软件构建蛋白互作网络筛选相关基因靶标,运用实时荧光定量PCR及Western blotting进行试验验证.结果 在烧伤后第1天,有1825个基因被选出,其中上调基因658个,下调基因1167个.运用STRING数据库及Cytoscape软件构建蛋白互作网络分析,发现Stat1、Cdk1、Cd19、Lck及Jun基因在烧伤后免疫系统功能变化过程中可能起到重要作用.实时荧光定量PCR及Western blotting检测显示Stat1、Cdk1和Jun基因表达情况与分析结果相一致.结论 通过对小鼠烧伤后早期全血游离白细胞基因芯片分析我们发现Stat1、Cdk1和Jun基因在烧伤早期免疫细胞功能变化的过程中发挥重要的作用,可能是烧伤早期诊断及治疗的潜在的生物学靶标.

  • 差异基因表达谱分析小鼠烧伤早期免疫细胞刺激反应的相关基因靶标

    作者:金辉;高艳彬;卢志阳;邹琼;史鹏伟;杨磊

    目的:利用生物信息学方法对小鼠烧伤早期免疫细胞差异基因表达谱进行分析,筛选烧伤早期应对刺激反应相关基因靶标。方法从GEO数据库中下载GSE7404数据集,通过配对样本t检验和倍比法筛选差异表达基因,利用DAVID数据库进行GO功能富集分析筛选刺激反应相关差异表达基因,并进行KEGG通路富集分析,同时应用STRING数据库及Cytoscape软件构建刺激反应相关基因的蛋白互作网络,运用荧光定量PCR技术验证其中部分基因差异表达。结果(1)在烧伤后第1天共有259个刺激反应相关差异基因被选出,其中上调基因118个,下调基因141个。KEGG通路富集分析显示差异基因主要富集于免疫相关通路及细胞生长与死亡相关通路;将259个刺激反应相关差异基因通过STRING数据库及Cytoscape软件进行蛋白互作网络分析,分析显示Lck、Stat1、Myd88、Stat3和Jun基因同时在蛋白互作网络中具有大互作关系和在子网络中处于中心位置,可能是潜在的诊断及治疗靶标;(2)实时荧光定量PCR技术检测显示Lck、Stat1、Myd88、Stat3和Jun基因表达情况与分析结果相一致。结论通过对小鼠烧伤后第1天全血游离白细胞基因芯片分析我们发现Lck、Stat1、Myd88、Stat3和Jun基因在烧伤早期刺激反应过程中发挥重要的作用。

  • 白术中白术内酯Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的靶标预测及蛋白互作网络研究

    作者:刘志强;刘和波;王博龙

    目的:探究白术中白术内酯Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的潜在靶标及药理机制,为白术内酯类药物的研究开发提供网络药理学理论线索.方法:利用药效团匹配靶标服务器PharmMapper虚拟筛选白术内酯Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的潜在靶标,借助STRING平台构建靶蛋白互作网络并筛选关键靶标,利用治疗靶标数据库探究靶标的功能以及与通路、疾病的关系,采用系统分子对接服务器SystemsDock将白术内酯Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ与关键靶标进行分子对接,验证白术内酯Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ与关键靶标的亲和活性.结果:白术内酯Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ主要作用于丝裂原激活蛋白激酶(MAPK)8、半胱氨酸蛋白酶(CASP)3、过氧化物酶体增殖物激活受体(PPARG)、一氧化氮合酶(NOS)3、热休克蛋白(HSP)90AA1、雌激素受体(ESR)1、雄激素受体(AR)、糖原合成酶激酶(GSK)3B、骨形态发生蛋白(BMP)2、凝血酶原前体片段F2等10个关键靶标,具有治疗肿瘤、心血管疾病、中枢神经系统疾病的潜在药理活性;除白术内酯Ⅰ与MAPK8的亲和力小于4.25外,白术内酯Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ与对应靶标对接分数基本都在4.25以上,均属于有效结合.结论:白术内酯Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ具有"多靶点、多通路、多疾病"的药理作用机制.

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