基于网络药理学的雷公藤乙素作用于非小细胞肺癌的潜在靶点研究

Network pharmacology‑based investigation of potential targets of triptonodiol acting on non-small-cell lung cancer.

作者信息Feng Jin, Xiaochen Ni, Shilong Yu, Xiaomin Jiang, Jun Zhou, Defang Mao, Yanqing Liu, Feng Wu
PMID38017514
发布时间2023-11-28
DOI10.1186/s40001-023-01453-4

实验完整度

包含网络药理学、分子对接和Western blot实验,但缺乏动物模型和功能验证,实验层级有限。

主要模型

H1299细胞 A549细胞

重点核对

细胞系:H1299和A549 药物处理浓度:文中未明确说明 处理时间:24小时 检测方法:Western blot检测GSK3B蛋白水平 对照:GAPDH作为内参

摘要

背景:雷公藤乙素是从中药雷公藤中提取的一种非常有前途的抗肿瘤药物候选物,相关研究正在进行中。方法:为了探讨雷公藤乙素治疗肺癌的机制,我们使用了网络药理学、分子对接,并最终进行蛋白质验证。通过DAVID数据库进行基因本体论(GO)分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析。使用PyMoL2.3.0和AutoDock Vina软件进行分子对接。筛选后,确定了雷公藤乙素治疗肺癌的主要靶点。建立靶点网络,分析蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络拓扑,然后进行KEGG通路富集分析。通过生存分析筛选有用蛋白质,并进行Western blot分析。结果:雷公藤乙素可能通过作用于糖原合成酶激酶3β(GSK3B)、蛋白激酶C(PKC)、p21激活激酶(PAK)等过程来调节细胞增殖、耐药、转移、抗凋亡等。KEGG通路富集分析显示这些靶点与肿瘤、成红细胞白血病病毒癌基因B(ErbB)信号、蛋白质磷酸化、激酶活性等相关。分子对接显示靶蛋白GSK与雷公藤乙素的主要活性成分具有良好的结合活性。雷公藤乙素处理24小时后,非小细胞肺癌细胞H1299和A549中GSK3B的蛋白质丰度显著下调。结论:细胞水平研究结合网络药理学和分子对接方法为雷公藤乙素的开发和治疗应用提供了新思路,并将其确定为潜在的GSK抑制剂。

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
雷公藤乙素治疗非小细胞肺癌的潜在分子靶点和机制是什么?
核心机制
雷公藤乙素可能通过抑制GSK3B的蛋白表达,调节ErbB信号通路来发挥抗肿瘤作用。
主要证据
网络药理学预测靶点,分子 docking 显示GSK3B结合活性,Western blot 验证雷公藤乙素处理后 H1299 和 A549 细胞中 GSK3B 蛋白水平显著下调。
研究意义
该研究为雷公藤乙素作为抗肿瘤药物候选物的开发提供了实验基础,并提示其可能作为GSK抑制剂。

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

网络药理学靶点筛选

预测雷公藤乙素的潜在靶点及与肺癌相关基因的交集

从PubChem获取雷公藤乙素结构,利用Swiss Target Prediction和PharmMapper预测靶点;从GEO数据库获取肺癌差异表达基因;通过Venn图获得16个交集靶点。

2

PPI网络构建与分析

分析交集靶点之间的蛋白质相互作用,筛选核心靶点

将16个靶点导入STRING数据库构建PPI网络,用Cytoscape分析,以Degree值大于平均值2倍的节点为关键节点,筛选出10个核心靶点,其中GSK3B得分最高。

3

GO和KEGG富集分析

解析核心靶点参与的生物学过程、细胞组分、分子功能及信号通路

将核心靶点导入DAVID数据库进行GO和KEGG富集分析,发现ErbB信号通路富集显著。

4

分子对接

验证雷公藤乙素与核心靶点GSK3B的结合活性

从PubChem下载雷公藤乙素结构,用Chem3D优化;从PDB获取GSK3B蛋白结构,用PyMOL去水去配体,用AutoDock Vina进行分子对接,结合自由能绝对值6.35。

5

Western blot验证

验证雷公藤乙素对GSK3B蛋白表达的影响

用雷公藤乙素处理H1299和A549细胞24小时,裂解细胞提取蛋白,通过Western blot检测GSK3B蛋白水平,发现显著下调。

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。

分子对接
蛋白质表达验证
生存分析

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI-1640培养基CytivaSH30809.01
Ham's F-12K培养基ProcellPM150910
胎牛血清Gibco10099-141
雷公藤乙素MedChemExpressHY-N1121
RIPA裂解液----
BCA蛋白定量试剂盒----
PVDF膜Millipore--
GSK3B抗体Cell Signaling Technology12456S
GAPDH抗体----
增强化学发光凝胶成像系统Bio-Rad--

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
H1299细胞使用RPMI-1640培养基,A549细胞使用Ham's F-12K培养基,添加10%胎牛血清,无抗生素;培养条件为37°C、5% CO2、饱和湿度。
阅读提示:见Methods中的Cell culture部分
药物处理
雷公藤乙素溶解于DMSO,浓度100mM储存于-20°C,使用时用培养基稀释,DMSO浓度低于0.1%;处理时间为24小时。
阅读提示:见Methods中的Preparation of drugs部分
Western blot
使用RIPA裂解液提取蛋白,BCA定量;一抗GSK3B (CST, 1:1000)孵育4°C过夜,二抗室温1小时;内参GAPDH。
阅读提示:见Methods中的Western blot部分