本发明涉及生物医药领域，具体涉及一种基于生物信息学分析凝脂玉颜散抗皮肤炎作用机制的方法。
背景技术：
技术实现要素：
本发明目的在于克服现有药物开发周期长，成本高，风险高的不足，提供一种基于生物信息学分析凝脂玉颜散抗皮肤炎作用机制的方法，为临床皮肤炎药物开发及创新奠定前期基础。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基于生物信息学分析凝脂玉颜散抗皮肤炎作用机制的方法步骤：
s1、有效成分及活性作用靶点筛选
根据研究目标，设定筛选标准。运用在线数据库(tcmsp、batman)筛选出凝脂玉颜散各个成分的有效成分及其活性作用靶点。
s2、疾病候选靶点识别
在疾病靶标数据库(disgenet、omim和genecard)中，以“dermatitis”作为关键词检索查找皮肤炎候选靶点。然后与s1所得的成分活性作用靶点进行交集映射，获得成分-疾病交集靶基因，即凝脂玉颜散抗皮肤炎的作用靶点。
s3、构建成分靶点-疾病靶点网络及筛选核心靶点
采用string数据库(version11.0)分析s2的交集靶点，得到靶点蛋白互作网络关系图(ppi网络)及tsv.数据。运用cytoscape3.7.1软件分析网络节点的拓扑结构特征参数，确定核心靶点筛选条件并进行后续筛选分析。
s4、对核心靶点富集分析以探讨药物成分作用机制
s5、“成分-靶点-通路-疾病”网络构建与可视化
运用cytoscape3.7.1根据s4结果构建“药物-靶点-基因本体生物通路-疾病”可视化图形。
s6、分子对接验证
对s3筛选所得的核心靶点进行分子对接验证，具体为化合物和蛋白质结构数据库(pubchem、pdb)获取活性成分化合物结构及蛋白结构，转化为相应的.pdbqt格式后导入autodockvina软件中判断对接参数设置的合理性，再进行分子对接验证，。
所述的方法，s1中batman数据库筛选范围为scorecutoff>20，p<0.05；tcmsp数据库中筛选的条件为ob≥30％，dl≥0.18。
所述的方法，s3中核心靶点筛选范围上限为拓扑数据中的最大degree值，下限为degree中位数的2倍。
所述的方法，s4中富集设定范围为p-valuecutoff＝0.05，q-valuecutoff＝0.05。
所诉的方法，s6中判断对接后配体构象与原配体构象吻合阈值为
本发明所用的药物分子作用机制的研究方法具有如下优点：
由于本发明方法利用了网络药理学和分子对接技术，与传统研究方法相比，该法具有快速筛选药物有效成分和快速预测药物靶点的优点。可见，通过生物信息学技术，可以辅助药物活性成分研发，对我国丰富中药资源的开发与产业化具有突破性意义。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1为凝脂玉颜散-皮肤炎交集靶点图
图2为凝脂玉颜散抗皮肤炎交集靶点venn-蛋白ppi图。从venn图映射出来的ppi图其中：圆形代表靶点蛋白，边为相互作用关系。
图3为凝脂玉颜散-皮肤炎核心靶点图
图4为凝脂玉颜散抗皮肤炎go生物过程柱状图
图5为凝脂玉颜散抗皮肤炎kegg通路富集柱状图
图6为凝脂玉颜散-靶点-go-kegg-皮肤炎网络关系图
图7为凝脂玉颜散活性成分-pik3ca蛋白分子对接图
图8为凝脂玉颜散活性成分-mapk1蛋白分子对接图
图9为凝脂玉颜散活性成分-akt1蛋白分子对接图
图10为凝脂玉颜散活性成分-mapk3蛋白分子对接图
图11为凝脂玉颜散活性成分-tnf蛋白分子对接图
图12为凝脂玉颜散活性成分-src蛋白分子对接图
具体实施方式
下面将通过具体实施例结合附图表对本发明进行清晰、完整地描述。
1、一种基于生物信息学分析凝脂玉颜散抗皮肤炎作用机制的方法
1.1凝脂玉颜散有效成分及活性作用靶点筛选
应用tcmsp[13]及batman[14]数据库对凝脂玉颜散的作用靶点进行全面筛选。以凝脂玉颜散成分：绿豆、白附子、白芷、山楂、茯苓、薄荷六种中药的英文名为关键词于tcmsp及batman数据库中分别搜索，得到各个中药的有效成分及对应作用靶点。batman数据库靶点筛选范围为scorecutoff>20，p<0.05。去除重复靶点后，在蛋白质数据库uniprot[15]的reviewed(swiss-prot)andhuman选项下进行靶点矫正，得到最终符合条件的凝脂玉颜散活性作用靶点。
1.2皮肤炎候选靶点识别
1.3构建凝脂玉颜散靶点-皮肤炎靶点网络及筛选核心靶点
将1.2交集靶基因上传到string数据库[19]，在multipleproteins项下检索organism:homosapiens，分析页面中设定minimumrequiredinteractionscore:0.900，得到靶点蛋白互作网络及tsv.数据。同时在cytoscape软件中的networkanalyzer模块分析互作网络中所有节点的拓扑参数，选取节点连接度(degree)、自由度中位数作为核心靶点的筛选条件，筛选范围上限为拓扑数据中的最大degree值，下限为degree中位数的两倍，符合条件的核心靶点将进行下一步分析。
1.4对核心靶点富集分析以探讨药物成分作用机制
1.5构建网络关系可视化图形
为了更加直观反映药物、靶点、通路与疾病之间的关系，运用cytoscape软件将药物与靶点、疾病与靶点、核心靶点与关键富集通路的互作关系连接，建立起“药物-靶点-基因本体功能-通路-疾病”关系网络，并对网络图进行可视化展示。
1.6分子对接验证
2、结果及讨论
2.1凝脂玉颜散有效成分及活性作用靶点筛选
通过tcmsp、batman数据库检索凝脂玉颜散各个中药的有效成分及其活性作用靶点，经检索得到各中药有效成分为：白附子3个，白芷70个，薄荷38个，茯苓22个，绿豆5个，山楂29个。经重复筛除及矫正得到1245个凝脂玉颜散活性作用靶点。具体见表1、表2。
表1凝脂玉颜散各中药有效作用成分部分信息
tab.1partofactiveingredientsinformationforningzhiyuyansan
表2凝脂玉颜散部分活性作用靶点信息
tab.2partoftargetsinformationforningzhiyuyansan
2.2皮肤炎候选靶点识别
2.3构建凝脂玉颜散靶点-皮肤炎靶点网络及筛选核心靶点
表3凝脂玉颜散-皮肤炎核心靶点信息
tab.3thehubbiotargetsofinformationforningzhiyuyansanagainstdermatitis
2.4对核心靶点富集分析以探讨药物成分作用机制
2.4.1go生物过程分析
2.4.2kegg通路富集分析
从图5中可看出，核心靶点所涉及到的其他疾病通路包括il-17signalingpathway(白细胞介素-17信号通路)、thyroidhormonesignalingpathway(甲状腺激素信号通路)、growthhormonesynthesis,secretionandaction(生长激素的合成、分泌及作用)、βcellreceptorsignalingpathway(β细胞受体信号通路)等。
2.5构建网络关系可视化图形
2.6分子对接验证
在pik3ca(pdbid:6pys)[27]中，原配体p5j的rmsd为与蛋白的结合自由能为-10.15kcal/mol，与氨基酸残基lys-802(2.8)、val-851(2.9)形成氢键作用。化合物l-carvone、methylheptenone、piperitone、s-carvone与蛋白的结合自由能分别依次为-5.8kcal/mol、-4.7kcal/mol、-5.4kcal/mol、-5.8kcal/mol，可分别依次与氨基酸残基lys-802(3.1)、lys-802(3.0)、val-851(2.8)、val-851(3.1)形成氢键作用，表明以上四个化合物均与6pys蛋白具有一定的结合活性，见图7。
在mapk1(pdbid:1tvo)[28]中，原配体frz的rmsd为与蛋白的结合自由能为-9.9kcal/mol,与氨基酸残基lys-54(3.5)、gln-105(3.2)、asp-106(3.0)形成氢键作用。化合物luteolin、naringenin、n-methylephedrine与蛋白的结合自由能分别依次为-8.8kcal/mol、-8.6kcal/mol、-5.7kcal/mol，其中luteolin与氨基酸残基lys-54(3.1)、glu-109(2.3)、lys-114(3.4)形成氢键作用，naringenin与氨基酸残基lys-54(3.0)形成氢键作用，而n-methylephedrine与氨基酸残基lys-54(2.9)形成氢键作用。表明以上三个化合物均与1tvo蛋白具有较好的结合活性，见图8。
在akt1(pdbid:3mvh)[29]中，原配体wfe的rmsd为与蛋白的结合自由能为-11.84kcal/mol，与氨基酸残基glu-228(2.8)、ala-230(3.0)、asp-292(3.2)形成氢键作用。化合物angelicin、luteolin、naringenin与蛋白的结合自由能分别依次为-8.4kcal/mol、-9.6kcal/mol、-8.7kcal/mol，可分别依次与氨基酸残基ala-230(3.2)、ala-230(3.2)、ala-230(2.2)形成氢键作用，表明以上三个化合物均与3mvh蛋白具有良好的结合活性，见图9。
在mapk3(pdbid:2zoq)[30]中，原配体5id的rmsd为与蛋白的结合自由能为-8.03kcal/mol,与氨基酸残基asp-123(2.6)、met-125(2.9)、asp-128(2.9)、lys-131(3.3)、ser-170(3.0)、asp-184(3.2)形成氢键作用。naringenin化合物与蛋白的结合自由能为-7.5kcal/mol，与氨基酸残基lys-71(3.3)、met-125(1.5)、asp-128(2.0)、lys-131(2.9)、asp-184(3.6)形成氢键作用，说明化合物naringenin与2zoq蛋白具有较好的结合活性，见图10。
3、讨论
4、结论
最后应说明的是：以上具体实施例仅是对本发明的技术方案及核心原理的理解，并不是对本发明范围的限制。对于本领域技术人员，依据本发明的核心原理，可对本实施例各条件和参数根据需要而变动，但这些等价变化与修饰，仍均属于本发明的保护范围。
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