利用基因共表达网络分析蛋白质的相互作用

基于Hom in的基因共表达网络的比较分析,发现人类基因共表达网络和蛋白质相互作用数据之间存在一定的相关性。采用基因本体论对这两个网络重叠区域进行基因分类后发现,这些编码的蛋白质主要集中在对刺激物的应答途径之中。通过对该途径中的蛋白质相互作用网络作图,获得了两个独立的功能模块。通过对模块中的基因分类和关键基因分析得出两者分别对应于内外源刺激物的应答功能。本研究对于利用不断丰富的核酸公共数据信息挖掘蛋白质相互作用的研究具有积极的促进作用。     

基于网络药理学的大黄治疗阿尔茨海默病作用机制研究

基于网络药理学探讨大黄治疗阿尔茨海默病(AD)的作用机制.借助TCMSP数据库及Uniprot数据库筛选出大黄有效成分及靶点基因.通过Drugbank、Dis Ge NET和TTD数据库筛选出阿尔茨海默病的靶点基因;成分靶点与疾病靶点映射后使用Cytoscape 3.7.1软件构建药物有效成分-靶点蛋白相互作用网络,使...     

基于网络药理学的四君子汤治疗阿尔茨海默病作用机制研究

基于网络药理学探讨四君子汤治疗阿尔茨海默病(AD)的作用机制.借助TCMSP数据库及Uniprot数据库筛选出四君子汤有效成分及靶点基因.通过Drugbank、Dis Ge NET和TTD数据库筛选出阿尔茨海默病的靶点基因;成分靶点与疾病靶点映射后使用Cytoscape 3.7.1软件构建药物有效成分-靶点蛋白相互作用...     

基于WGCNA算法的基因共表达网络构建理论及其R软件实现

WGCNA(weighted geneco-expression network analysis)算法是一种构建基因共表达网络的典型系统生物学算法,该算法基于高通量的基因信使RNA(mRNA)表达芯片数据,被广泛应用于国际生物医学领域。本文旨在介绍WGCNA的基本数理原理,并依托R软件包WGNCA以实例的方式介绍其应用。WGCNA算法首先假定基因网络服从无尺度分布,并定义基因共表达相关矩阵、基因网络形成的邻接函数,然后计算不同节点的相异系数,并据此构建分层聚类树(hierarchical clusteringtree),该聚类树的不同分支代表不同的基因模块(module),模块内基因共表达程度高,而分数不同模块的基因共表达程度低。最后,探索模块与特定表型或疾病的关联关系,最终达到鉴定疾病治疗的靶点基因、基因网络的目的。     

合浦珠母贝海洋酸化和温度胁迫下基因共表达网络分析

利用共表达网络分析法(WGCNA)筛选出合浦珠母贝外套膜在高温胁迫下影响显著的1个响应基因模块和海水酸化胁迫下的5个响应基因模块,并对模块中包含的基因进行功能富集;分析贝壳蛋白与模块其他基因的关联性,构建矿化基因的应激网络。高温显著响应模块基因富集结果显示细胞骨架蛋白发生了显著的变化,如ARHGEF4、SAP和myosin。酸化应答模块共5个,响应的基因包括呼吸相关的血红素A合成酶、芳香族氨基酸代谢相关的酶、钙粘蛋白和血小板反应蛋白等。另外,高温应答模块聚集了最多矿化基因,包括MSI、Tyrosinase、Fibronectin-like protein等重要的矿化基因,说明这些矿化基因对温度较为敏感。构建基因共表达网络的结果显示钙离子结合蛋白、细胞骨架蛋白、蛋白质糖基化相关的基因关系密切。     

基于化学相似性搜索的丹酚酸A潜在靶点预测研究

丹酚酸A是中药丹参中一种水溶性酚酸类化合物,具有较强的抗氧化性,发挥着多种药理作用。但其作用靶点仍需要进一步阐释。本文以Swiss Target Predicition在线服务器为工具,以SAA为研究对象,采用化学相似性搜索其作用靶点。实验结果显示Fyn、Src等Src酪氨酸家族蛋白是SAA作用的潜在靶点,正向分子对接也显示了SAA与Fyn的核心氨基酸有相互作用。综上,Fyn、Src等Src酪氨酸激酶家族蛋白可能是SAA的潜在靶蛋白之一。     

基于网络药理学的柿果药理功能定位及作用机制

基于网络药理学,通过国内外文献检索获取柿果中的化合物,采用Swiss target prediction数据库对化合物进行潜在靶点垂钓以探讨柿果的药理功能定位及作用机制。以Cytoscape软件构建化合物-靶点网络,靶点-疾病名称-疾病分类网络,同时对靶点进行蛋白相互作用(PPI)网络构建,采用DAVID数据库对靶点进行通路富集分析。本研究共收集到柿果中16个化合物,可作用于68个靶点,这些靶点主要作用于心血管疾病、神经精神性疾病等。PPI网络图包含84个节点,226条边,其中degree值排前10的关键蛋白分别为ERS1、PGS2、MMP2、TIMP1、MMP9、MMP1、AR、SLC6A3、PRKCB、CYP19A1。上述靶点可调节氮素代谢、血清素能突触以及TRP通道炎症介质的调节等信号通路。本研究为阐明柿果的药理功能定位及其作用机制研究提供了可靠的依据。     

基于蛋白质互作网络挖掘自闭症谱系障碍的功能模块与核心基因

自闭症谱系障碍(autism spectrum disorder, ASD)是一种具有高遗传性、临床异质性和生物复杂性的神经行为障碍类疾病。为挖掘ASD发生发展过程中的功能模块与核心基因,本文从自闭症谱系障碍疾病数据库获取ASD相关基因;利用STRING数据库构建ASD相关基因的蛋白质互作网络;通过MCODE算法对蛋白质互作网络进行模块分析并筛选核心基因;最后对各功能模块进行KEGG通路分析,根据富集到的通路类别评估功能模块之间的相互作用。结果显示, 3个疾病基因数据库筛选出182个共有基因,构建的蛋白质互作网络包含171个节点和1 041条边,其中NRXN1、GRIN2B、GRIN2A、DLG4、NLGN3、MECP2、CNTNAP2、BDNF、NLGN4X、FMR1等23个基因具有较高的连通度(degree)。从蛋白质互作网络中分析得到5个功能模块,包括68个核心基因。KEGG富集分析发现功能模块参与多个生物学通路,包括细胞黏附分子、钙离子通路、神经活性的配体-受体相互作用、多巴胺能神经突触等。分析结果提示,挖掘的ASD功能模块和核心基因大多集中在神经元活动、信号分子和信号传导等,且各模块相互作用共同影响ASD的发生发展。     

参苓白术散治疗结直肠癌的网络药理学机制及分子靶点探讨

为探究参苓白术散(Shenling Baizhu powder, SLBZP)治疗结直肠癌的作用机制。运用网络药理学的方法,通过TCMSP数据库收集、筛选SLBZP的活性成分并获得作用靶点,GEO数据库筛选获得CRC患者与健康个体之间的差异表达基因作为CRC的相关靶点。借助Cytoscape软件构建药物成分、疾病靶点网络,Bisogenet构建蛋白质相互作用(PPI)网络,以识别SLBZP作用于CRC的候选靶点。通过基因本体(GO)功能富集京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析核心基因的生物学功能及通路富集情况。Cytoscape软件构建了靶点-途径网络,根据Degree筛选关键靶基因。通过分析得到SLBZP治疗CRC的核心靶点165个,发现核心靶点功能注释与转录因子的活性、蛋白质稳定性调节、泛素蛋白连接酶结合等有关。PI3K-Akt信号通路,PD-L1/PD-1途径,病毒致癌等二十个途径均得到显著的富集。AKT1、TP53、PIK3R1为核心基因,MAPK3、NFKB1、CCND1、MAPK1、RELA、CDKN1A、MYC、STAT3、MDM2、JUN、RB1等是SLBZP网络途径中治疗CRC的关键基因。综上SLBZP对CRC的治疗作用可能与特定的生物学过程及相关途径调节炎性反应、优化肠道菌群结构发挥治疗作用。通过网络药理学分析评估,SLBZP复杂的作用机理及作用靶标得到了进一步的揭示,对CRC治疗意义重大。     

产甲烷常温古细菌和嗜热古细菌代谢网络拓扑结构与功能间的关联性研究

根据从KEGG数据库获得的产甲烷的常温古细菌Methanosarcina acetivorans(MAC)和嗜热古细菌Methanopyrus kandleri(MKA)的代谢网络,通过不同的网络属性特征的比较,发现常温古细菌MAC的代谢网络比嗜热古细菌MKA有更长的平均路径长度,更大的直径,这表明常温古细菌MAC的总体结构是相对低密度、松散的网络结构.同时为了从系统水平上分析这些特征蕴含的功能意义,采用了Grivan和Newman提出的模块算法(简称GN算法)分析这两个生物体的功能模块,并将所得的结果与KEGG数据库中的途径信息进行比较研究,发现大部分模块对应2~4个KEGG途径,表明这些网络模块均具有一定功能意义.     

基于网络药理学分析芪贞元丹治疗动脉粥样硬化的作用机制*

目的: 基于网络药理学方法,探究中药复方芪贞元丹治疗动脉粥样硬化(AS)潜在的作用靶点和分子机制。方法: 查找TCMSP数据库,获得中药复方芪贞元丹中黄芪、女贞子、延胡索、丹参的活性成分和靶点,在OMIM等数据库中检索AS的靶点,使用Cytoscape绘图工具构建分子网络;检索STRING数据库并绘制PPI网络图,获取芪贞元丹治疗AS的关键靶点;并上传至Metascape数据平台对其进行GO和KEGG分析。结果: 芪贞元丹与AS有交集靶点118个,作为干预AS的作用靶点。芪贞元丹对抗AS可能与细胞因子介导、细胞因子受体结合等GO过程相关。KEGG富集结果显示155条通路与AS相关,主要涉及PI3K-Akt、HIF-1、NF-κB通路和炎症性肠病相关通路。结论: 通过网络药理学实验初步揭示芪贞元丹复方治疗AS的作用机制,复方中的槲皮素、山奈酚等活性成分作用于IL-6、PI3K-Akt等靶点,通过抗细胞凋亡、抑制氧化应激、抑制炎症反应等发挥抗AS作用,证明芪贞元丹复方治疗AS是多成分、多靶点、多途径协同作用的过程。     

基于网络药理学和分子对接探讨苓桂术甘汤治疗冠心病的作用机制

苓桂术甘汤是出自伤寒论的经典名方，临床上对治疗冠心病(coronary heart disease,CHD)具有显著疗效。由于苓桂术甘汤复杂的分子组成和多样的药学活性，且关于其治疗CHD的基础理论研究较少，目前苓桂术甘汤治疗CHD的作用机制和靶点尚未完全阐明。本文采用网络药理学的研究方法探索苓桂术甘汤治疗CHD的作用机制，并利用分子对接验证药物效应分子与靶点间的相互作用。本文通过TCMSP数据库获取苓桂术甘汤中103个有相关靶点信息的活性成分及对应靶点，通过GeneCards数据库和DisGeNET数据库获取4 618个CHD相关靶点蛋白。将苓桂术甘汤与CHD的交集靶点导入到Cytoscape3.9.1软件中构建“苓桂术甘汤-活性成分-CHD作用靶点”网络，并利用STRING数据库获取交集靶点相互作用关系，筛选出AKT1、TP53、STAT3等核心靶点并绘制PPI网络。利用交集靶点在David数据库中进行GO和KEGG富集分析发现，苓桂术甘汤通过调控细胞凋亡、细胞增殖、血管生成、胆固醇代谢、炎症反应以及对脂多糖、缺氧、肿瘤坏死因子的响应等生物学过程和AGE-RAGE、脂质与动脉粥样硬化...     

基于网络药理学、分子对接和实验验证探讨朱茯苓用于失眠的作用机制

为探讨朱茯苓治疗失眠的可能作用机制,通过TCMSP、BAT-MAN、TCMID和STITCH数据库以及文献挖掘筛选朱茯苓的活性成分及潜在靶点,利用TTD、OMIM、GeneCards和CTD数据库获取失眠类疾病的相关靶点,采用Cyto-scape软件和String数据库构建活性成分-靶点网络和靶点蛋白相互作用网络,通过...     

KLF基因家族在乳腺癌中的表达及临床意义

为了研究KLF基因家族成员在乳腺癌发生中的分子机制及其与患者预后的关系,我们利用GEPIA对KLF家族进行Kaplan-Meier生存分析,筛选出与患者预后显著相关家族成员;在Oncomine数据库中分析前面筛选出的与乳腺癌预后有关的KLF家族成员;采用c Bio Portal筛选出与患者预后有关的KLF家族成员共表达基因;STRING构建蛋白互作网络,Cytoscape软件中的MCODE插件识别网络模块,再用STRING对网络模块进行聚类分析。Kaplan-Meier生存分析显示KLF家族成员中KLF13和KLF15与乳腺癌预后显著相关(p0.05);Oncomine分析显示只有KLF13在乳腺癌组织表达显著高于正常组织(p0.01);c Bio Portal中筛选出KLF13共表达基因274个;Cytoscape软件中的MCODE插件识别出网络模块3个,STRING进行GO分析发现,网络模块中基因主要参与线粒体内的翻译和呼吸链氧化磷酸化生成ATP等生物过程,KEGG分析发现网络模块中涉及基因主要线粒体蛋白质翻译场所核糖体及其氧化磷酸化等信号通路有关。以上表明KLF13可能通过线粒体信号通路来影响乳腺癌的发生,可作为一个候选的乳腺癌临床预后标志物和潜在的治疗靶点。     

基于网络药理学-分子对接研究桑不同入药部位防治糖尿病的作用机制

采用网络药理学-分子对接研究桑不同入药部位防治糖尿病的作用机制,从TCMSP、TCMID等多个中药数据库获得桑不同部位桑叶、桑椹、桑枝中的成分信息,结合OMIM、TTD等疾病数据库获得糖尿病靶点信息,利用Cyto-scape 3.7.2软件分别构建不同部位的“活性成分-疾病靶点”的复杂网络及拓扑分析,应用WebGest...     

基于疾病与活性化合物靶点网络构建的异鼠李素抗缺血性神经损伤作用评价与验证研究

基于网络药理学与分子对接探讨异鼠李素对缺血性神经损伤的治疗作用。采用ChEMBL、SwissTargetPrediction、DrugBank、STITCH及BindingDB数据库检索异鼠李素药理学靶点,应用DisGeNET、GenCLiP及CTD数据库检索缺血性神经损伤的疾病靶点,取交集作为异鼠李素对缺血性神经损伤的治疗靶点,并进行表型分析。将交集靶点导入STRING构建蛋白互作网络,使用Network analyser进行拓扑分析,同时应用MODE构建功能模块,并基于ClueGo对功能模块进行分析。之后应用DAVID数据库对治疗靶点进行GO及KEGG富集分析。利用Discovery Studio评价异鼠李素与核心靶点的结合活性,最后建立OGD/R损伤PC12细胞模型,采用MTT和LDH法检测细胞活力,Western blot法对AKT1、IL6和MMP2的表达进行检测。异鼠李素通过50个缺血性神经损伤相关靶点,调控细胞凋亡、转录、蛋白质磷酸化、炎症反应等生物学过程,干预PI3K-AKT信号通路、HIF-1信号通路、雌激素信号通路、肿瘤坏死因子信号通路、FoxO信号通路等多条途径发挥抗缺血性神经损伤的作用。初步阐释异鼠李素治疗缺血性神经损伤的作用,涉及多靶点、多通路,为进一步探究其药理学活性奠定理论基础。     

丹酚酸B促进胎鼠大脑皮质神经干细胞增殖、突起生长和分化

丹参是一种常用于治疗脑卒中的传统中草药,丹酚酸B是其有效成份之一.但人们对丹酚酸B如何影响神经干细胞的生长还了解甚少.本研究用MTT、流式细胞术、免疫荧光和RT-PCR技术检测丹酚酸B对胎鼠大脑皮质神经干细胞增殖、突起生长和分化的作用.结果显示,20和40μg/mL丹酚酸B对促进神经干细胞增殖的作用相似,适量的丹酚酸B可促进神经干细胞增殖并形成较多的神经干细胞球,其促增殖作用通过提高G2/S期细胞的数量而实现.丹酚酸B还可促进神经干细胞球发出较多的突起并分化出较多的成熟神经元.分化开始时,tau,GFAP和nestin mRNA均有表达.但分化后的细胞与对照组比较,tau mRNA表达增多,而GFAP mRNA表达减少.说明外源性的丹酚酸B具有促进神经干细胞增殖并向神经元分化的作用,有望成为一种获取更多神经干细胞和促进神经干细胞分化的药物.     

基于网络药理学分析半夏-黄芩-黄连治疗幽门螺杆菌相关性胃炎的作用机制

基于前期数据挖掘结果,采用网络药理学方法分析"半夏-黄芩-黄连"治疗幽门螺杆菌(Hp)相关性胃炎的主要有效化合物及作用机制。本研究通过TCMSP平台筛选"半夏-黄芩-黄连"药对中潜在活性成分;Swiss Target Prediction数据库获得潜在活性成分的作用靶点,Gene Cards数据库、OMIM数据库获得Hp相关性胃炎的主要致病靶点;构建"中药-成分-靶点"网络模型及PPI网络图分析药对中主要活性成分及作用靶点蛋白;采用David数据库对药对作用靶点进行生物功能及代谢通路分析。筛选出药对潜在活性成分35个;得到药对治疗Hp相关性胃炎的潜在作用靶点蛋白37个;涉及通路77条。该研究初步揭示了"半夏-黄芩-黄连"干预Hp感染诱导的慢性胃炎可能是通过多成分、多靶点、多途径发挥抗炎作用,并调控胃癌进程,为阐释其治疗Hp相关性胃炎的作用机制与物质基础提供了科学依据。     

细胞黏附分子互作网络的构建与分析

借助网络分析可对基因调控、蛋白质互作和信号转导等细胞活动进行全局和局部性质分析.以细胞黏附的蛋白质相互作用为对象,通过数据挖掘和可视化软件构建了整合蛋白介导的黏附分子互作网络,该分子互作网络由156种蛋白质通过690种相互作用相连,其平均节点度为8.66、平均聚集系数为0.24,平均路径长度为2.6.黏附分子互作网络中包含数个功能模块,这些模块涉及网络内部多种分子相互作用的启动与停止,并进一步影响细胞的黏附、迁移和骨架组织.对黏附分子网络进行模体筛选和比较,发现一些数量相对较少、以三元复合物为主要结构的关键模体,同时对各网络模块和模体对细胞黏附的调控作用进行了探讨.     

拟南芥花粉管与柱头互作的乙醇代谢耦合模型

依据拟南芥公开的代谢途径数据库,构建了基于酶与酶的拟南芥代谢网络模型。利用拟南芥花粉管与柱头互作过程中的转录组数据,挖掘出花粉管与柱头在互作过程中的特异表达基因,进一步将特异表达的酶基因匹配到已构建的拟南芥代谢网络中,根据网络拓扑模型中的节点(酶)之间的共表达关联性,最后给出了一个拟南芥花粉管与柱头互作的乙醇代谢耦合模型。