基于LC-MS、网络药理学分析和蛋白靶点验证的黄皮果副产物的化学成分及抗肿瘤机制研究

Study on the Chemical Composition and Anti-Tumor Mechanisms of Clausena lansium Fruit By-Products: Based on LC-MS, Network Pharmacology Analysis, and Protein Target Validation.

作者信息Ziyue Zhang, Liangqian Zhang, Pengfei Wu, Yuan Tian, Yao Wen, Meina Xu, Peihao Xu, Ying Jiang, Nan Ma, Qi Wang, Wei Dai
PMID39682950
期刊Foods
发布时间2024-11-30
DOI10.3390/foods13233878

实验完整度

中

包含细胞毒性筛选、LC-MS化学成分分析、网络药理学预测、分子对接和Western blot验证,但缺乏动物模型或体内实验,机制验证较单一。

主要模型

MDA-MB-231人乳腺癌细胞 MCF-7人乳腺癌细胞 HEK-293T细胞 其他癌细胞(HCT-116、A549、SW1990)

重点核对

果皮提取物对MDA-MB-231细胞在0.25 mg/mL时表现出显著抑制作用 Western blot实验使用0、1、2、5 mg/mL果皮提取物处理MDA-MB-231和MCF-7细胞24小时 关键靶点蛋白DRD2和ADORA2A的表达变化 分子对接中结合能低于-5 kcal/mol的化合物与靶点的相互作用

摘要

黄皮果(Clausena lansium (Lour.) Skeels),俗称黄皮,因其食用和药用价值而备受重视,然而其果皮和种子常被丢弃,造成资源浪费。本研究探讨了这些副产物的抗肿瘤潜力,重点关注其化学成分和作用机制。本研究采用了代谢组学、网络药理学、分子对接和实验验证相结合的方法。细胞毒性筛选表明,果皮提取物对MDA-MB-231乳腺癌细胞表现出显著的抗肿瘤作用,而种子提取物则未显示出类似活性。化学成分分析在果皮和种子中鉴定出122种化合物,仅有26.23%的重叠,表明不同的化合物可能驱动果皮的抗肿瘤活性。网络药理学和分子对接分析确定了PTGER3、DRD2和ADORA2A为关键靶点,其中多种生物碱、黄酮类、香豆素类和倍半萜类化合物与这些蛋白质表现出较强的结合亲和力。Western blot分析进一步验证,果皮提取物上调DRD2并下调ADORA2A,表明其抗癌作用的可能机制。这些发现表明,黄皮果皮有望成为具有乳腺癌治疗潜力的活性化合物来源,并对其在食品和制药行业的应用具有重要意义。

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
黄皮果副产物(果皮和种子)是否具有抗肿瘤作用及其潜在机制是什么?
核心机制
黄皮果皮提取物通过上调抑癌蛋白DRD2和下调促癌蛋白ADORA2A来诱导乳腺癌细胞凋亡,PTGER3可能也参与其中。
主要证据
MTT实验显示果皮提取物对MDA-MB-231等多种癌细胞有细胞毒性;Western blot验证果皮提取物上调DRD2、下调ADORA2A;分子对接显示多种化合物与PTGER3、DRD2、ADORA2A有良好结合。
研究意义
黄皮果皮可作为功能性食品成分,具有抗癌潜力,为乳腺癌治疗提供新的治疗靶点,并为食品和制药行业应用提供理论依据。

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

细胞毒性筛选

评估黄皮果皮和种子提取物对不同癌细胞及正常细胞的细胞毒性,以确定具有抗肿瘤活性的提取物。

使用MTT法检测果皮和种子提取物对HEK-293T、MDA-MB-231、HCT-116、A549、SW1990细胞活力的影响,处理48小时。

2

LC-MS化学成分分析

鉴定黄皮果皮和种子中的化学成分,比较两者的差异,以寻找果皮特有的抗肿瘤活性成分。

采用UPLC-Q-Orbitrap HRMS对果皮和种子甲醇提取物进行正负离子模式分析,通过Compound Discoverer 3.3和GNPS数据库进行化合物鉴定。

3

网络药理学分析

预测黄皮果皮中活性成分的潜在靶点,并筛选与乳腺癌相关的核心靶点。

使用PubChem、Swiss Target Prediction、GeneCards、Metascape等数据库进行靶点预测、GO和KEGG富集分析,并通过GEPIA和HPA数据库分析核心靶点的表达差异。

4

分子对接

评估黄皮果皮中活性化合物与核心靶点蛋白的结合亲和力,以预测其相互作用。

从PubChem获取配体结构,从RCSB PDB获取受体蛋白结构,使用AutoDockTools进行半柔性对接,计算结合能。

5

Western blot验证

验证果皮提取物对核心靶点蛋白(DRD2、PTGER3、ADORA2A)表达水平的影响。

用不同浓度果皮提取物处理MDA-MB-231和MCF-7细胞24小时,提取蛋白,通过Western blot检测目标蛋白表达。

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。

验证样本或模型特征
验证细胞功能变化
验证分子表达变化

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基GibcoC11995500BT
链霉素/青霉素Thermo Fisher Scientific15140122
胎牛血清Excell Bio CompanyFCS500
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime BiotechnologyP0009-1
PVDF膜MilliporeSigmaIPVH00010
Vanquish Flex超高效液相色谱系统Thermo Fisher Scientific--
Orbitrap Exploris 120质谱仪Thermo Fisher Scientific--
WGL-23OB电热鼓风干燥箱Tianjin Taisite Instrument--
DFY-300C摇摆式粉碎机Wenling Linda Machinery Co., Ltd.--
ATY 1/24万分之一天平Shimadzu Enterprise Management Co., Ltd.--
KQ-500DE台式数控超声波清洗器Dongguan Keqiao Ultrasonic Equipment Co., Ltd.--
甲醇Da Mao Chemical Reagent Co., Ltd.--
蒸馏水Watsons--
MTT----
二甲基亚砜----
BioTek酶标仪Agilent Co., Ltd.EPOCH2NS-SN
Hypersil GOLD C18分析柱Thermo Fisher Scientific--
甲酸----
RIPA裂解液----
蛋白酶抑制剂混合物----
Triton X-100----
牛血清白蛋白----
ADORA2A抗体ABclonalA1587
DRD2抗体Biossbs-1008R
PTGER3抗体Biossbs-1876R
β-肌动蛋白抗体Abcamab8227
α-微管蛋白抗体Abcamab4074
HRP标记的山羊抗兔二抗Cell Signaling Technology7074S
West Pico Plus化学发光底物Thermo Fisher Scientific34577
化学发光成像系统Cytiva--

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
细胞毒性实验
细胞系类型、提取物浓度、处理时间(48小时)、MTT浓度和孵育时间、检测波长
阅读提示:Methods 2.4节,Figure 1图注
LC-MS分析
色谱柱型号、流动相组成、梯度洗脱条件、流速、柱温、进样量、质谱参数(离子模式、喷雾电压、离子传输管温度、气体设置、分辨率、碰撞能量)
阅读提示:Methods 2.5节
网络药理学分析
靶点预测数据库参数、乳腺癌相关靶点来源、核心靶点筛选标准
阅读提示:Methods 2.7节,Results 3.4节
分子对接
蛋白结构PDB ID、配体结构来源、对接软件参数、结合能阈值
阅读提示:Methods 2.8节,Table 2
Western blot验证
细胞系、处理浓度和时间、蛋白提取和定量方法、抗体稀释度(未明确)、封闭条件、二抗孵育时间、检测方法
阅读提示:Methods 2.9节,Figure 7图注