[关键词] 半枝莲 网络理学 细胞周期阻滞 基因本体 信号通路
Study on the mechanism of cancer cell cycle arrest of Scutellaria barbata based on network pharmacology
Li Yanli and Dou Jinming*
(Weifang Hospital of traditional Chinese medicine, Weifang 261041, Shandong)
[Abstract] Objective: To investigate the mechanism of Scutellaria barbata on tumor cell cycle. Methods: tcmsp was searched to obtain the active compounds of Scutellaria barbata, and the target was searched from the database such as drug bank. Metascape was introduced to enrich go function and KEGG pathway, and the network of compound target biological function signal pathway pharmacological action was constructed by using Cytoscape. Results: 11 active compounds, 12 targets, 10 processes of go function, and hsa04110 signal pathway were obtained. Conclusion: Scutellaria barbata may inhibit the key protein of DNA damage checkpoint, and then block the cell cycle of tumor.
[Key words] Scutellaria barbata network physical cell cycle block gene ontology signal pathway
半枝莲Scutellaria barbata D.Don为唇形科黄芩属植物半枝莲的全草；辛、苦、寒，归肺、肝、肾经；清热解毒，化瘀利尿[1]。含有黄酮类、二萜类、芳香酮、芳香酸类等，具有抗肿瘤[2]、抗突变、抗氧化等药理作用。
1材料与方法
1.1数据库
中药系统药理学分析平台TCMSP；Pub Chem；Drug bank；Therapeutic Target Database；Binding DB；Uni Prot；Metascape；KEGG；Geneontology。
1.2活性化合物的筛选
检索TCMSP平台，检索词入表1，用Pub Chem 数据库进行结构辨析。
1.3化合物靶点筛选
从Drug bank，Therapeutic Target Database，Binding DB数据库依次检索化合物靶点信息，用Uni Prot数据库获得靶蛋白的官方基因名称。
1.4生物过程分析
将靶蛋白的基因名导入Metascape数据库，物种:H.sapiens；最小交叠:3；P＜0.01；最小富集;1.5。利用KEGG数据库对细胞周期阻滞相关信号通路注释及分析。利用Geneontology数据库对细胞周期阻滞相关生物过程描述及分析。
1.5网络构建与分析
利用Cytoscape 3.7.2构建化合物-靶点-生物功能-信号通路-药理作用的可视化网络，如图1。
2结果与讨论
2.1网络特征分析
检索TCMSP数据库，获得符合活性要求的化合物11个，具体理化属性见表1。检索Drug bank等数据库，获得细胞周期阻滞相关蛋白质12个，基因名（介数/度）。
表1 符合活性要求化合物的理化及网络拓扑学属性
.png)
2.2生物过程分析
细胞周期阻滞的KEGG信号通路hsa04110。
细胞周期阻滞的GO富集BP分析，依据DNA损伤检查点分为G1/S（0000082、0044843、2000134、1902807、2000045、1902806）和G2/M（0010389、0010972、1902749、1902751）。
周期素（Cyc）是细胞周期特异性和时相性表达与分解的蛋白质。作为调节亚基，与周期蛋白依赖性蛋白激酶(CDK)结合并将之激活[3]。CDK是与细胞周期进程相对应的一套丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶系统。Cyc-Cdk 复合物是细胞周期调控重要因子，能使与细胞周期有关的蛋白质周期性变化，触发细胞周期规律[4]。CDK为催化亚基，Cyc为调节亚基，通过不同CDK活性，催化不同底物磷酸化，而实现对细胞周期不同时相的推进和转化作用。CycD/CDk4、6和CycE/CDk2复合物促进pRb磷酸化，引起其与组蛋白脱乙酰基蛋白(HDAC)形成的复合物被破坏，转录因子E2F和DP-1被释放，细胞分裂从G1期向S期转化；CycA、B/CDk1复合物促进细胞从G2期向M期转化[5]。
3结论
（1）半枝莲阻滞细胞周期G1/S的可能机制
半枝莲的某些成分激活糖原合成酶激酶-3（GSK-3β），导致CycD磷酸化，且快速泛素化而被降解，阻滞细胞G1期[6]。半枝莲的某些成分激活p53，进一步促进Cip1基因转录，抑制CycD、E/CDk复合物活性；p53可诱导GADD45合成，使其与PCNA结合，抑制CycD、E/CDk复合物活性，阻滞细胞G1期[7]。
（2）半枝莲阻滞细胞周期G2/M的可能机制
半枝莲的某些成分激活细胞周期检测点激酶（Chk1/2），磷酸化Cdc25而抑制自身活性，阻止了CycB/CDK1复合物的激活，阻滞细胞G2期。半枝莲的某些成分激活p53，引起14-3-3σ表达上调，CycB与14-3-3σ结合增强，CycB进入核内受阻；p53 通过诱导表达Gadd45，加速CycB/CDK1复合物分解，阻滞细胞G2期[8]。
参考文献：
[1]国家药典委员会.中华人民共和国药典.一部［S］.北京: 中国医药科技出版社,2015: 118-119
[2]陈功森,罗菊元,尹兴斌,等.中药半枝莲抗肿瘤研究文献分析[J]. 中华中医药杂志,2019,34(8):2771-2773
[3] Evans, T., Rosenthal, E. T., Youngblom, J., Distel, D. and Hunt, T. (1983). Cyc: a protein specified by maternal mRNA in sea urchin eggs that is destroyed at each cleavage division. Cell 33, 389-39?
[4]高燕,林莉萍,丁健.细胞周期调控的研究进展[J].生命科学,2005(04):318-322.
[5]Gottlieb T M, Leal J F, Seger R, et al. Cross-talk betweenAkt, p53 and Mdm2: possible implications for the regulation of apoptosis. Oncogene, 2002, 21: 1299~1303
[6]王翔,魏潇凡,张宏权.泛素化的功能及其意义[J].中国科学:生命科学,2015,45(11):1074-1082.
[7]张丽. 苦豆碱抑制结肠癌细胞HT29增殖诱导细胞周期阻滞的作用及机制研究[D].南方医科大学,2014.
[8] Stark G R, Taylor W R. Analyzing the G2/M checkpoint.Methods Mol Biol, 2004, 280: 51~82
论文作者:,李艳丽 窦锦明
论文发表刊物:《世界复合医学》2020年1期
论文发表时间:2020/4/30