网络药理学与实验验证揭示苦参碱抗PRRSV的作用靶点

Network pharmacology and experimental validation to reveal the target of matrine against PRRSV.

作者信息Yaxiang Zhao, Xiaoya Ling, Hua Zhang, Panpan Sun, Yaogui Sun, Wei Yin, Kuohai Fan, Huizhen Yang, Jia Zhong, Zhenbiao Zhang, Jianzhong Wang, Hongquan Li, Na Sun
PMID37009229
期刊iScience
发布时间2023-03-10
DOI10.1016/j.isci.2023.106371

实验完整度

包含网络药理学预测、分子对接、qRT-PCR和Western blot验证,但缺乏动物模型或功能敲除/过表达等更深层次的机制验证。

主要模型

Marc-145细胞(猴胚胎肾上皮细胞) PRRSV感染细胞模型

重点核对

Marc-145细胞系来源:中国兽医药品监察所 PRRSV毒株:本实验室分离,病毒滴度为10^7.45 TCID50/mL,实验感染剂量为10^5.45 TCID50/mL 苦参碱浓度:0.75 mg/mL、0.365 mg/mL、0.1875 mg/mL 处理时间:24 h、48 h、72 h 实验分组:细胞对照组、病毒对照组、苦参碱高/中/低剂量组

摘要

猪繁殖与呼吸综合征是一种世界性的流行性动物传染病。我们前期的研究表明,苦参碱在体内和体外均能抑制PRRSV感染,但其抗病毒机制尚未确定。网络药理学可以很好地解决中药作用靶点研究中“多靶点、多通路”的难题。网络药理学结果表明,苦参碱通过靶向HSPA8和HSP90AB1发挥抗PRRSV作用。实时荧光定量PCR和Western blot结果显示,PRRSV感染可诱导HSPA8和HSP90AB1的表达显著升高,而苦参碱处理可显著逆转这一现象,且PRRSV的病毒数量也减少。本研究采用网络药理学方法,探讨HSPA8和HSP90AB1是苦参碱在Marc-145细胞上抗PRRSV的潜在靶点。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
苦参碱抗PRRSV的作用靶点是什么?
核心机制
苦参碱通过下调PRRSV感染引起的HSPA8和HSP90AB1表达升高,从而抑制PRRSV复制。
主要证据
网络药理学预测和分子对接显示苦参碱与HSPA8和HSP90AB1结合;qRT-PCR和Western blot实验表明苦参碱处理后HSPA8和HSP90AB1 mRNA及蛋白水平降低,PRRSV N基因表达减少。
研究意义
揭示了HSPA8和HSP90AB1作为抗病毒药物靶点的潜力,为开发新型抗PRRSV药物提供了理论基础。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

网络药理学预测潜在靶点

预测苦参碱抗PRRSV的潜在作用靶点。

利用PharmMapper数据库预测苦参碱的潜在靶点,通过CTD数据库收集PRRS相关靶点,取交集得到26个潜在靶点。

2

PPI网络及核心靶点筛选

筛选核心靶点。

将26个潜在靶点导入STRING数据库构建PPI网络,使用Cytoscape 3.7.2进行拓扑分析,以Degree值大于11.04为筛选标准,得到12个核心靶点。

3

GO和KEGG通路富集分析

分析潜在靶点参与的生物学过程和信号通路。

将26个靶点导入DAVID数据库进行GO和KEGG分析,以p<0.05为显著性阈值,选取前10条结果,并构建“苦参碱-核心靶点-通路”网络。

4

分子对接验证

验证苦参碱与关键靶点的结合能力。

使用AutoDockTools 1.5.6对苦参碱与HSP90AB1、HSPA8等靶点进行半柔性对接,并采用PyMOL展示结合模式。

5

体外感染实验验证

验证苦参碱对PRRSV感染Marc-145细胞中HSPA8和HSP90AB1表达的调控作用。

Marc-145细胞感染PRRSV后,分别用高、中、低剂量苦参碱处理24、48、72小时,通过qRT-PCR和Western blot检测HSPA8、HSP90AB1和PRRSV N的mRNA及蛋白表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
杜氏改良Eagle培养基Hyclone--
苦参碱National Institutes for Food and Drug Control110805-201709
Trizol试剂TaKaRaSD1412
PrimeScript RT试剂盒(含gDNA Eraser)TaKaRaRR047A
2×SYBR Green Low ROX qPCR预混液BimakeB21702
RIPA裂解液SolarbioR0010
磷酸酶抑制剂BimakeB15001
BCA蛋白浓度测定试剂盒BeyotimeP0009
4×LDS上样缓冲液InvitrogenNP0008
SDS-PAGE凝胶制备试剂盒BosterAR0138
超敏ECL化学发光底物试剂盒BosterAR1173
小鼠单克隆抗GAPDH抗体Proteintech GroupRRID:
兔多克隆抗HSPA8抗体ABclonalA14001
兔单克隆抗HSP90 beta抗体Abcomab203085
小鼠单克隆抗PRRSV N抗体LVDULD062
山羊抗小鼠HRP标记二抗Biossbs-0293G
山羊抗兔HRP标记二抗Biossbs-0295G

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
Marc-145细胞来源(中国兽医药品监察所);培养条件(DMEM,37°C,5% CO2)
阅读提示:STAR★Methods:Cell culture
病毒扩增与感染
PRRSV毒株信息(本实验室分离);病毒滴度(10^7.45 TCID50/mL)及感染剂量(10^5.45 TCID50/mL)
阅读提示:STAR★Methods:Experimental model and subject details
药物处理
苦参碱的浓度(0.75、0.365、0.1875 mg/mL)及处理时间(24、48、72 h)
阅读提示:STAR★Methods:Construct experimental model
分组设置
分组:细胞对照组、病毒对照组、MVH、MVM、MVL;每组n=5
阅读提示:STAR★Methods:Construct experimental model;Figure legends
qRT-PCR
引物序列(GAPDH、HSPA8、HSP90AB1、PRRSV N);使用SYBR Green;标准曲线构建方法
阅读提示:STAR★Methods:qRT-PCR;Key resources table
Western blot
抗体信息(anti-HSPA8、anti-HSP90 beta、anti-PRRSV N);上样量(未明确)、内参(GAPDH)
阅读提示:STAR★Methods:Western blot analysis;Key resources table
统计分析
数据表示方式(mean ± SEM);统计方法(One-way ANOVA);差异显著性标准(p<0.05)
阅读提示:STAR★Methods:Quantification and statistical analysis