邢天柱 徐勐 劉咨博 于小娟 徐順

摘 要 目的：對(duì)中藥方劑益氣滋陰飲治療2型糖尿病的活性成分、作用靶標(biāo)和途徑進(jìn)行虛擬篩選研究，從分子水平上闡述該方治療2型糖尿病的藥效機(jī)制，為其推廣應(yīng)用和合理組方提供理論依據(jù)。方法：從《中藥原植物化學(xué)成分手冊(cè)》中檢索出益氣滋陰飲方劑10味藥材中已分離得到的化學(xué)成分，從DrugBank數(shù)據(jù)庫中檢索出治療2型糖尿病的藥物/類藥分子，在PubChem Compound數(shù)據(jù)庫中下載各成分的三維分子結(jié)構(gòu)，在Cerius2 4.10軟件中對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，建立益氣滋陰飲小分子化合物數(shù)據(jù)集；以“type 2 diabetes mellitus”為關(guān)鍵詞，在治療靶蛋白數(shù)據(jù)庫中搜索及篩選出2型糖尿病的靶標(biāo)蛋白，然后從治療靶蛋白數(shù)據(jù)庫中查詢并下載這些蛋白質(zhì)的三維立體結(jié)構(gòu)；將選出的化合物分子（配體）與靶標(biāo)蛋白（受體）進(jìn)行對(duì)接，找出活性較高（根據(jù)Degree值與Betweenness值大小排序）的小分子和相關(guān)度較高的靶標(biāo)蛋白；以篩選出的小分子化合物與靶標(biāo)蛋白（如N-反式-咖啡酰酪胺分子與糖原合成酶激酶-3β）的精細(xì)對(duì)接為例，討論配體與受體間的相互作用機(jī)制。結(jié)果：檢索得到化學(xué)成分及藥物/類藥分子分別為732、127個(gè)，篩選出2型糖尿病的靶標(biāo)蛋白30個(gè)；根據(jù)Degree值與Betweenness值大小排序，篩選出了8個(gè)活性較高的小分子化合物（如N-反式-咖啡酰酪胺、金絲桃苷等）和10個(gè)相關(guān)度較高的靶標(biāo)蛋白（如碳酸酐酶1、糖原合成酶激酶-3β等）；N-反式-咖啡酰酪胺與糖原合成酶激酶-3β之間可形成氫鍵及π烷基化相互作用，從而影響受體蛋白的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及活性而產(chǎn)生降低血糖作用。結(jié)論：采用虛擬篩選研究發(fā)現(xiàn)，益氣滋陰飲治療2型糖尿病時(shí)既存在一個(gè)小分子化合物與多個(gè)靶標(biāo)相互作用，同時(shí)又有不同小分子化合物作用于同一靶標(biāo)的現(xiàn)象，從分子水平上揭示了其通過多組分、多靶標(biāo)協(xié)同作用的機(jī)制，為開發(fā)治療糖尿病的新藥時(shí)先導(dǎo)化合物的篩選和結(jié)構(gòu)修飾提供了參考信息。

關(guān)鍵詞 益氣滋陰飲；2型糖尿??；活性成分；靶標(biāo)蛋白；虛擬篩選

Study on Virtual Screening of Active Components from Yiqi Ziyin Decoction in the Treatment of Type 2 Diabetes Mellitus

XING Tianzhu1，XU Meng2，LIU Zibo1，YU Xiaojuan1，XU Shun1（1.College of Chemistry and Molecular Engineering， Zhengzhou University， Zhengzhou 450001， China；2.Dept. of Information， the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University， Zhengzhou 450052， China）

ABSTRACT OBJECTIVE： To conduct virtual screening for active component， target and pathway of TCM Yiqi ziyin decoction in the treatment of type 2 diabetes mellitus， and to elucidate the pharmacodynamic mechanism of this decoction in the treatment of type 2 diabetes mellitus at molecular level so as to provide theoretical basis for its popularization， application and rational organization. METHODS： Chemical compounds isolated from 10 ingredients of Yiqi ziyin decoction were retrieved from Handbook of Chemical Constituents of Original TCM Plants. Drug/drug-like molecules for the treatment of type 2 diabetes mellitus were retrieved from DrugBank database. Three-dimensional molecular structures of each component were downloaded from PubChem Compound database. The structure was optimized by using Cerius2 4.10 software， and the small molecular data set of Yiqi ziyin decoction was established. Using “type 2 diabetes mellitus” as keywords， target protein of type 2 diabetes mellitus were retrieved and screened from target protein databases， and their three-dimensional structures were downloaded from protein database. The selected compound molecules （ligands） were docked with target proteins （receptors）， and small molecules with high activity （sorted according to the values of Degree and Betweenness） and target proteins with high correlation were found. The interaction mechanism between ligand and receptor was discussed by taking the fine docking of selected small molecules with target protein （N-trans-caffeoyl tyrosine molecule and glycogen synthase kinase-3β） as an example. RESULTS： There were 732 kinds of chemical components and 127 drug/drug-like molecules； 30 target proteins of type 2 diabetes mellitus were screened. According to the values of Degree and Betweenness， 8 molecules with high activity （such as N-trans-caffeoyl tyrosine， hyperin and so on） and 10 target proteins with high correlation （such as carbonic anhydrase1， glycogen synthetase kinase-3β and so on） were screened out. The interaction between N-trans-caffeoyl tyrosine and glycogen synthase kinase-3β could form hydrogen bonds and π alkylation， thus affecting the structural stability and activity of the latter and reducing blood glucose. CONCLUSIONS： In this study， it found there existed not only one molecule compound interacting with multiple targets， but also different molecule compound interacting with the same target on Yiqi Ziyin decoction for the treatment of type 2 diabetes mellitus by virtual screening， it revealed the characteristics of multi-component and multi-target synergism of TCM prescriptions at the molecular level， providing reference for screening lead compounds and structural modification of new drug for diabetes mellitus.

KEYWORDS Yiqi ziyin decoction； Type 2 diabetes mellitus； Active components； Target protein； Virtual screening

在2型糖尿病的治療上，中藥的應(yīng)用越來越廣[1]。根據(jù)黑龍江中醫(yī)研究院研究員、主任醫(yī)師張琪的《張琪臨床經(jīng)驗(yàn)輯要》[2]一書記載，益氣滋陰飲由黃芪、人參、玉竹、生地黃、山藥、枸杞子、天冬、菟絲子、女貞子、玄參組成，具有補(bǔ)益肝腎、滋陰潤(rùn)燥、益氣生津之作用，可用于治療糖尿病日久氣陰不足者，可降低血糖水平并有效改善糖尿病癥狀[3]。但目前尚無系統(tǒng)闡明益氣滋陰飲治療糖尿病的活性成分和作用靶標(biāo)的研究。近年來，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者已經(jīng)意識(shí)到作用于單一靶點(diǎn)藥物在治療糖尿病方面存在局限性，故將藥物開發(fā)研究目標(biāo)已從單一靶點(diǎn)藥物轉(zhuǎn)向基于系統(tǒng)生物學(xué)的聯(lián)合用藥[4]。本課題依托化學(xué)空間[5]（通過一系列特定選擇的描述符描述化合物的性質(zhì)形成的多維描述符空間，再對(duì)比化合物之間的化學(xué)空間相似性，進(jìn)而推測(cè)化合物的作用是否具有相似性）、生物分子網(wǎng)絡(luò)[6]（生物分子網(wǎng)絡(luò)具有拓?fù)鋵傩?，利用?jié)點(diǎn)和邊來描述分子間相互作用，節(jié)點(diǎn)之間由邊連接，每條邊代表節(jié)點(diǎn)之間的相互關(guān)系）、分子對(duì)接[7]等計(jì)算機(jī)模擬手段，分析益氣滋陰飲的活性成分及其潛在的作用靶標(biāo)，在分子水平上探討其治療2型糖尿病的可能作用機(jī)制，為其臨床應(yīng)用以及新藥開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料

1.1 方劑組成

益氣滋陰飲方劑[2]：黃芪50 g，人參15 g，玉竹20 g，生地黃25 g，山藥25 g，枸杞子20 g，天冬20 g，菟絲子15 g，女貞子15 g，玄參20 g。

1.2 研究工具和數(shù)據(jù)庫

治療靶蛋白數(shù)據(jù)庫（http：//bidd.nus.edu.sg/group/ttd/）；DrugBank數(shù)據(jù)庫（https：//www.drugbank.ca/）；PubChem Compound數(shù)據(jù)庫（https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/）；PDB數(shù)據(jù)庫（https：//www.rcsb.org/）；分子構(gòu)建、能量?jī)?yōu)化和對(duì)接研究均采用Accelrys公司的Cerius2 4.10分子模擬軟件包，在Fuel圖形工作站上完成；采用AutoDock 4.2軟件進(jìn)行分子精細(xì)對(duì)接[8]，對(duì)接結(jié)果采用Discovery Studio 2017軟件進(jìn)行分析[9]，計(jì)算過程中除特別指明，所選用的參數(shù)均為缺省值；采用的其他軟件還包括CentiBiN（用于生物網(wǎng)絡(luò)中心性的計(jì)算和可視化）、Pajek（大型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析工具）等。

2 方法

2.1 分子描述符的計(jì)算

從《中藥原植物化學(xué)成分手冊(cè)》[10]中檢索出益氣滋陰飲方劑10味藥材中已分離得到的化學(xué)成分共計(jì)732種，在PubChem Compound數(shù)據(jù)庫中下載其分子結(jié)構(gòu)，若無化合物結(jié)構(gòu)，通過ChemBioDraw 14.0軟件搭建其三維分子結(jié)構(gòu)，在Cerius2 4.10軟件的LigandFit模塊中對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，建立益氣滋陰飲方劑中小分子數(shù)據(jù)集，保存為XFZ.sd文件。另外，以“type 2 diabetes mellitus”為檢索詞，從DrugBank數(shù)據(jù)庫中檢索到127個(gè)治療2型糖尿病的藥物/類藥分子，利用Cerius2 4.10軟件進(jìn)行優(yōu)化，保存為Drug-like.sd文件。

分子描述符是由一系列描述分子物理化學(xué)性質(zhì)的參數(shù)組成的，包含了片段描述符、拓?fù)涿枋龇?、空間描述符、結(jié)構(gòu)描述符等性質(zhì)，通過計(jì)算分子的物理化學(xué)性質(zhì)及與其分子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系揭示化合物的藥動(dòng)學(xué)活性，分子結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)性質(zhì)，分子描述符可作為定量構(gòu)效關(guān)系（Quantitative structure-activity relationship，QSAR）研究的基礎(chǔ)。在Cerius2 4.10軟件中對(duì)益氣滋陰飲方劑中所含化學(xué)成分的化合物分子和藥物/類藥分子進(jìn)行分子描述符的計(jì)算。將計(jì)算結(jié)果導(dǎo)出并制作條形圖，統(tǒng)計(jì)化合物的相對(duì)分子質(zhì)量百分比、氫鍵給體數(shù)目（屬于片段描述符）百分比、氫鍵受體數(shù)目（屬于片段描述符）百分比、脂水分布系數(shù)（屬于疏水參數(shù)）百分比、可旋轉(zhuǎn)鍵數(shù)目百分比（屬于結(jié)構(gòu)描述符），檢驗(yàn)益氣滋陰飲方劑中所含化合物分子和藥物/類藥分子是否符合Lipinski規(guī)則[11]（Lipinski規(guī)則包括化合物的相對(duì)分子質(zhì)量不超過500，氫鍵給體數(shù)目不超過5個(gè)，氫鍵受體數(shù)目不超過10個(gè)，脂水分布系數(shù)不大于5，可旋轉(zhuǎn)鍵的數(shù)目不超過10個(gè)）。符合Lipinski規(guī)則的化合物可能會(huì)有更好的藥動(dòng)學(xué)性質(zhì)，在生物體內(nèi)代謝過程中會(huì)有更高的生物利用度，因而也更有可能成為治療藥物。此外，統(tǒng)計(jì)分子手性中心個(gè)數(shù)（屬于片段描述符）百分比以檢驗(yàn)分子結(jié)構(gòu)骨架多樣性。根據(jù)分子描述符進(jìn)行益氣滋陰飲方劑中化學(xué)空間的構(gòu)建。

2.2 益氣滋陰飲方劑的化學(xué)空間構(gòu)建

主成分分析（Principal component analysis，PCA）是一種利用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法將多變量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到幾個(gè)綜合變量并將其映射到二維平面和三維平面上，然后對(duì)其進(jìn)行分析的方法。這種分析方法從整體上對(duì)兩類化合物進(jìn)行研究能夠更加直觀地反映兩類化合物之間的異同，有效地降低研究的復(fù)雜性[5]。繪制益氣滋陰飲方劑中所含小分子化合物與藥物/類藥分子的主成分二維圖和三維圖，通過比較兩者的化學(xué)空間，可揭示益氣滋陰飲方劑治療2型糖尿病的可能性。根據(jù)益氣滋陰飲方劑中所含小分子化合物，在這些小分子及與其作用的糖尿病靶標(biāo)蛋白之間構(gòu)建生物分子網(wǎng)絡(luò)。

2.3 益氣滋陰飲方劑中所含小分子化合物-靶標(biāo)作用的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

在治療靶蛋白數(shù)據(jù)庫中搜索，確定與2型糖尿病相關(guān)的靶標(biāo)30個(gè)，在Cerius2 4.10的LigandFit模塊中，在對(duì)接前，靶標(biāo)蛋白經(jīng)先除去溶劑、剪切掉配體、加氫處理后，以其所含的活性原配體來確定活性位點(diǎn)；使用蒙特卡羅方法對(duì)益氣滋陰飲中化學(xué)成分配體進(jìn)行構(gòu)象采樣，Dreiding力場(chǎng)打分，只保留得分最高的構(gòu)象[12]。對(duì)接成功后的化合物按Dock Score（對(duì)接打分）進(jìn)行排序，將Cerius2 4.10的結(jié)果文件導(dǎo)入Discovery Studio中。為了能夠更加直觀清晰地探究益氣滋陰飲方劑中所含小分子化合物與靶標(biāo)蛋白的關(guān)聯(lián)[13]，以靶標(biāo)蛋白復(fù)合物中的原配體的Dock Score大小為閾值，篩選出Dock Score排名大于原配體的前40位的小分子化合物，確定為益氣滋陰飲方劑中所含的活性化合物，將其與有相互作用的靶標(biāo)蛋白繪制成一一對(duì)應(yīng)的Excel表格，利用Pajek軟件將上述活性化合物與作用靶標(biāo)之間構(gòu)造小分子-靶標(biāo)（Drug-Target，D-T）網(wǎng)絡(luò)圖[14]。通過CentiBiN軟件計(jì)算Degree值（度中心性）與Betweenness值（中介中心性），這兩個(gè)參數(shù)值越大說明其在網(wǎng)絡(luò)圖中越重要，同時(shí)表明所對(duì)應(yīng)的化合物及作用靶標(biāo)在治療疾病的過程中發(fā)揮著尤為重要的作用。根據(jù)Degree值與Betweenness值從大到小排序，篩選出高相關(guān)靶標(biāo)蛋白和高活性小分子化合物。

2.4 精細(xì)分子對(duì)接

利用AutoDock 4.2軟件通過分子精細(xì)對(duì)接進(jìn)一步研究小分子與靶標(biāo)蛋白的相互作用，以與2型糖尿病相關(guān)的靶標(biāo)為受體，以益氣滋陰飲方劑中所含小分子化合物為配體，取靶標(biāo)蛋白為“剛性”，小分子化合物為“柔性”，用“半柔性”對(duì)接方法。采用拉馬克遺傳算法，并結(jié)合半經(jīng)驗(yàn)自由能的評(píng)價(jià)方法，改變配體分子在受體活性位點(diǎn)的位置、取向以及柔性鍵的方向，獲得配體小分子與受體大分子的最佳結(jié)合方式。具體對(duì)接步驟如下：（1）選擇合適的靶標(biāo)蛋白與小分子作為受體與配體；（2）處理受體與優(yōu)化配體；（3）計(jì)算格點(diǎn)能量生成glg文件；（4）構(gòu)象搜索生成dlg結(jié)果文件；（5）分析對(duì)接結(jié)果[15]。然后利用“Dockings”中的“Show interaction”，顯示受體與配體的平面及三維立體結(jié)構(gòu)的相互作用信息。在結(jié)果分析中查看受體與配體對(duì)接所得的基本參數(shù)，包括鍵合自由能、抑制常數(shù)、分子間相互作用、氫鍵、π鍵、靜電相互作用、疏水作用等。

2.5 對(duì)接數(shù)據(jù)分析與圖像處理

將AutoDock 4.2軟件的計(jì)算結(jié)果在Discovery Studio 2017軟件中打開并分析，選出與每個(gè)受體蛋白中對(duì)接最優(yōu)的配體小分子，分析二者之間相互作用的氨基酸殘基、鍵長(zhǎng)、鍵角等數(shù)據(jù)，然后分析小分子與靶標(biāo)蛋白之間的相互作用，在Discovery Studio 2017中顯示二者間的二維平面圖以及三維立體氫鍵作用力圖。

3 結(jié)果

3.1 分子描述符

將益氣滋陰飲方劑與藥物/類藥分子的描述符通過Cerius2 4.10軟件的QSAR模塊進(jìn)行了整體計(jì)算。在Origin軟件中作出其百分比圖，見圖1。

圖1是益氣滋陰飲方劑中所含小分子化合物與治療2型糖尿病的藥物/類藥分子部分分子描述符的對(duì)比圖，可以看出，兩類分子的分布具有較高的相似性。依據(jù)Lipinski規(guī)則可知：（1）圖1A顯示益氣滋陰飲方劑中化合物分子相對(duì)分子質(zhì)量在100～500之間者占67%，提示這些小分子化合物在生物體內(nèi)可表現(xiàn)出良好的藥動(dòng)學(xué)性質(zhì)，易被生物體吸收和利用。（2）圖1B顯示在可旋轉(zhuǎn)鍵數(shù)目小于10時(shí)，其中益氣滋陰飲方劑中小分子化合物占57.49%，藥物/類藥分子占59.06%，表明其柔性性質(zhì)較好，該性質(zhì)被廣泛應(yīng)用在新藥的設(shè)計(jì)開發(fā)方面[16]。（3）圖1C 顯示氫鍵受體數(shù)目不超過10時(shí)，益氣滋陰飲方劑中小分子化合物占66.49%，藥物/類藥分子占79.53%。（4）圖1D顯示氫鍵給體數(shù)目不超過5時(shí)，益氣滋陰飲方劑中小分子化合物占65.26%，藥物/類藥分子占79.53%（分子間氫鍵能夠增強(qiáng)化合物的穩(wěn)定性及改變分子的活性，但氫鍵過多可使化合物在生物體內(nèi)的吸收能力下降，藥動(dòng)學(xué)性質(zhì)可能會(huì)受到限制）。（5）圖1E提示益氣滋陰飲方劑中小分子化合物脂水分布系數(shù)在0～2區(qū)間內(nèi)達(dá)到峰值，并且分布在-2～4區(qū)間的分子占比為69.35%，表明益氣滋陰飲方劑中小分子化合物大部分都符合Lipinski規(guī)則中脂水分布系數(shù)不大于5的要求，提示益氣滋陰飲方劑中小分子化合物大多具有良好的藥動(dòng)學(xué)性質(zhì)。（6）圖1F提示益氣滋陰飲方劑中小分子化合物與藥物/類藥分子的手性中心數(shù)目有部分差異，藥物/類藥分子中不含手性中心的個(gè)數(shù)高達(dá)29.92%，手性數(shù)目超過10的僅有12.60%，而益氣滋陰飲方劑化合物中手性數(shù)目多于10的約占33.51%。二者手性中心數(shù)的差異表明，益氣滋陰飲方劑中小分子化合物的骨架具有較高的多樣性，有利于分子結(jié)構(gòu)的改造。綜上，益氣滋陰飲方劑中所含小分子化合物大部分符合Lipinski規(guī)則。

3.2 PCA分析

將益氣滋陰飲方劑中化合物分子與藥物/類藥分子進(jìn)行PCA分析，得到二維圖和三維圖，詳見圖2A、圖2B。

從圖2中可以看出，兩類分子在化學(xué)空間上有較大的交叉重疊部分，表明益氣滋陰飲方劑中所含小分子化合物與藥物/類藥分子具有相似的性質(zhì)，為益氣滋陰飲方劑中含有治療2型糖尿病的活性物質(zhì)提供了佐證。另外，從圖上還可看出，益氣滋陰飲方劑中小分子化合物具有較好的分散性，表明其在治療2型糖尿病方面表現(xiàn)出良好的藥物多樣性。

3.3 益氣滋陰飲方劑中所含小分子化合物-靶標(biāo)作用網(wǎng)絡(luò)

益氣滋陰飲方劑中所含小分子化合物與靶標(biāo)蛋白作用的D-T網(wǎng)絡(luò)圖見圖3。

使用CentiBiN軟件計(jì)算圖3中各節(jié)點(diǎn)的Degree值，根據(jù)Degree值從大到小排列，取前8個(gè)活性較高的小分子列于表1（表中，CAS號(hào)即Chemical abstracts service編號(hào)）；8個(gè)化合物小分子的相對(duì)分子質(zhì)量、氫鍵給體數(shù)、氫鍵受體數(shù)、脂水分布系數(shù)、可旋轉(zhuǎn)鍵數(shù)目見表2；依據(jù)小分子與靶標(biāo)蛋白在Cerius2 4.10軟件中的對(duì)接結(jié)果，篩選出10個(gè)相關(guān)度較高的靶標(biāo)蛋白，見表3。

根據(jù)Lipinski規(guī)則判斷，表1、表2中的8個(gè)化合物分子絕大部分都符合Lipinski規(guī)則，其可能是益氣滋陰飲方劑中治療2型糖尿病的關(guān)鍵活性成分；表3中的10個(gè)靶標(biāo)蛋白則是高相關(guān)性的蛋白。

3.4 精細(xì)分子對(duì)接與數(shù)據(jù)分析

將8個(gè)活性小分子與10個(gè)靶標(biāo)蛋白在AutoDock軟件中一一進(jìn)行精細(xì)對(duì)接，在對(duì)接結(jié)果中查看受體與配體對(duì)接的鍵合自由能、抑制常數(shù)Ki、分子間相互作用（包括范德華力、氫鍵、π鍵、靜電相互作用、疏水作用等，以vdW+Hbond+desolv Energy表示，1 kcal=4.185 8 KJ），結(jié)果見表4；優(yōu)選出的受體蛋白與配體小分子對(duì)接之間相互作用的氨基酸殘基、鍵長(zhǎng)、鍵角等數(shù)據(jù)，見表5。

在分析對(duì)接結(jié)果時(shí)，優(yōu)先選擇鍵合自由能絕對(duì)值較大而抑制常數(shù)較小的分子[17]，以N-反式-咖啡酰酪胺分子（D81）與糖原合成酶激酶（GSK）-3β為例討論二者間的相互作用。GSK-3β是一種遺傳保守的絲氨酸/蘇氨酸類蛋白激酶，除可調(diào)控糖原合成酶的活性外，還能作用于眾多信號(hào)蛋白、結(jié)構(gòu)蛋白和轉(zhuǎn)錄因子，參與多種信號(hào)的負(fù)調(diào)控，調(diào)節(jié)細(xì)胞的分化、增殖、存活和凋亡。在胰島素抵抗或2型糖尿病患者的骨骼肌中可觀察到GSK-3的表達(dá)升高，提示過度表達(dá)的GSK-3可能削弱胰島素信號(hào)的傳導(dǎo)，最終導(dǎo)致胰島素抵抗[18]。將AutoDock計(jì)算導(dǎo)出的dlg結(jié)果文件，用Discovery Studio 2017顯示出配體與受體之間相互作用的二維平面圖以及氫鍵作用的三維圖，見圖4。

由圖4A和圖4B可以看出，在N-反式-咖啡酰酪胺分子與GSK-3β對(duì)接結(jié)合的立體構(gòu)象中，在活性口袋內(nèi)，N-反式-咖啡酰酪胺與GSK-3β的氨基酸殘基ILE217、CYS218、GLY259、ASP260形成常規(guī)氫鍵，與ARG220形成π-烷基化相互作用，影響了GSK-3β的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及活性，產(chǎn)生拮抗作用，導(dǎo)致GSK-3β表達(dá)下降，從而降低其對(duì)胰島素信號(hào)傳導(dǎo)的抑制，使胰島素能正常發(fā)揮作用，增加糖原合成酶的活性，促進(jìn)細(xì)胞外葡萄糖向糖原的轉(zhuǎn)化，提高外周組織對(duì)葡萄糖的利用，從而降低血糖。

4 討論

4.1 化學(xué)空間

本文以益氣滋陰飲方劑10味中藥中已分離得到的732個(gè)化合物分子為基礎(chǔ)，建立了小分子三維數(shù)據(jù)集，從DrugBank數(shù)據(jù)庫檢索到127個(gè)治療2型糖尿病的藥物/類藥分子，計(jì)算了益氣滋陰飲方劑中所含小分子化合物的分子描述符，其中絕大部分小分子符合Lipinski規(guī)則。PCA分析結(jié)果顯示益氣滋陰飲方劑所含732個(gè)小分子與治療2型糖尿病的藥物/類藥分子在化學(xué)空間分布上有較大程度的重疊，提示這些小分子化合物與藥物/類藥分子在化學(xué)結(jié)構(gòu)上具有較大的相似性，表明益氣滋陰飲方劑中含有治療2型糖尿病的活性物質(zhì)。

4.2 生物分子網(wǎng)絡(luò)

通過益氣滋陰飲方劑所含小分子化合物與2型糖尿病相關(guān)靶標(biāo)蛋白的對(duì)接，得到了二者之間的Dock Score值，間接得到了該方劑中732個(gè)分子對(duì)選擇的2型糖尿病靶標(biāo)蛋白的相對(duì)活性，為開發(fā)治療糖尿病的新藥時(shí)篩選先導(dǎo)化合物提供了指導(dǎo)； 從益氣滋陰飲方劑中化合物分子-靶標(biāo)蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)圖中可以看出，既存在一個(gè)分子與多個(gè)靶標(biāo)相互作用，同時(shí)又有不同分子作用同一靶標(biāo)的現(xiàn)象，從而揭示了中藥方劑多組分、多靶標(biāo)協(xié)同作用的特點(diǎn)；分析各節(jié)點(diǎn)的拓?fù)鋵W(xué)特征，選出了8個(gè)活性較高的小分子和10個(gè)相關(guān)度較高的靶標(biāo)蛋白，分析這些靶標(biāo)蛋白的生物學(xué)功能，就可以了解這些活性分子作用于糖尿病發(fā)生的具體環(huán)節(jié)，揭示益氣滋陰飲方劑治療糖尿病的藥理學(xué)作用機(jī)制。

4.3 分子對(duì)接

利用AutoDock軟件將選出的8個(gè)活性較高的小分子和10個(gè)相關(guān)度較高的靶標(biāo)蛋白進(jìn)行一一精細(xì)對(duì)接，了解配體和受體之間氫鍵形成、分子間作用力、親水疏水作用情況，給出參與相互作用的基團(tuán)和原子種類，以及對(duì)靶標(biāo)蛋白結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性甚至生物活性的影響，定量分析小分子與靶標(biāo)蛋白的相互作用。同時(shí)還可以為這些有治療2型糖尿病作用的先導(dǎo)化合物分子的結(jié)構(gòu)改造提供有用的信息。

綜上，本文通過化學(xué)空間、生物分子網(wǎng)絡(luò)、分子對(duì)接等計(jì)算機(jī)模擬手段，研究了中藥方劑益氣滋陰飲治療2型糖尿病的活性成分和相關(guān)度較高的靶標(biāo)蛋白，從益氣滋陰飲所含化合物小分子-靶標(biāo)蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)中可以看出既存在一個(gè)分子與多個(gè)靶標(biāo)相互作用，同時(shí)又有不同分子作用同一靶標(biāo)的現(xiàn)象，揭示了中藥方劑多組分、多靶點(diǎn)協(xié)同作用的特點(diǎn)；在分子精細(xì)對(duì)接結(jié)果分析中，以N-反式-咖啡酰酪胺分子與GSK-3β之間的相互作用為例進(jìn)行分析，N-反式-咖啡酰酪胺分子與GSK-3β結(jié)合產(chǎn)生拮抗作用，導(dǎo)致GSK-3β表達(dá)下降，從而降低其對(duì)胰島素信號(hào)傳導(dǎo)的抑制，使胰島素能正常發(fā)揮作用，增加糖原合成酶的活性，促進(jìn)細(xì)胞外葡萄糖向糖原的轉(zhuǎn)化，從而降低血糖，從分子水平上闡述了中藥方劑益氣滋陰飲治療2型糖尿病的藥效機(jī)制，為益氣滋陰飲方劑的推廣應(yīng)用和合理組方提供了理論依據(jù)。本文方法對(duì)開展中藥現(xiàn)代化研究有一定的借鑒意義，為在分子水平上揭示中藥方劑的復(fù)雜作用機(jī)制，利用傳統(tǒng)中藥方劑尋找新藥開發(fā)的先導(dǎo)化合物提供了一種新的思路和方法。

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（收稿日期：2018-10-11 修回日期：2018-12-13）

（編輯：劉 萍）