基于次生代谢产物和网络药理学探索黄连及黄连花薹抗菌作用的物质基础及机制差异

杨慧; 朱红梅; 伍蕊嗣; 李彩虹; 贺英俊; 魏瑜; 徐玉玲

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20210611

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基于次生代谢产物和网络药理学探索黄连及黄连花薹抗菌作用的物质基础及机制差异

数据挖掘 | 更新时间：2021-04-20

- 基于次生代谢产物和网络药理学探索黄连及黄连花薹抗菌作用的物质基础及机制差异
- Analysis on Material Basis and Mechanism Difference of Antibacterial Effect of Coptis chinensis and Its Flower Stalk Based on Secondary Metabolites and Network Pharmacology
- 中国实验方剂学杂志 2021年27卷第10期页码：133-141
- 作者机构：
  
  成都大学，成都 610106
- 作者简介：
  
  杨慧，从事中成药再评价及中药资源综合利用研究，Tel：028-864616063，E-mail：2316359352@qq.com
  徐玉玲，硕士，副教授，从事中成药新药及质量再评价研究，Tel:028-61302236，E-mail：xuyuling@cdu.edu.cn
- 基金信息：
  
  四川省大学生创新创业训练计划项目(s202011079116x;S201911079012);国家重点研发计划项目(2017YFC1701900)
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20210611
  中图分类号： R285;R289;R22;R2-031;R33
- 收稿日期：2020-08-12，
  
  网络出版日期：2021-03-09，
  
  纸质出版日期：2021-05-20
- 稿件说明：
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杨慧,朱红梅,伍蕊嗣等.基于次生代谢产物和网络药理学探索黄连及黄连花薹抗菌作用的物质基础及机制差异[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(10):133-141.

YANG Hui,ZHU Hong-mei,WU Rui-si,et al.Analysis on Material Basis and Mechanism Difference of Antibacterial Effect of Coptis chinensis and Its Flower Stalk Based on Secondary Metabolites and Network Pharmacology[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2021,27(10):133-141.
杨慧,朱红梅,伍蕊嗣等.基于次生代谢产物和网络药理学探索黄连及黄连花薹抗菌作用的物质基础及机制差异[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(10):133-141. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20210611.

YANG Hui,ZHU Hong-mei,WU Rui-si,et al.Analysis on Material Basis and Mechanism Difference of Antibacterial Effect of Coptis chinensis and Its Flower Stalk Based on Secondary Metabolites and Network Pharmacology[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2021,27(10):133-141. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20210611.

摘要

目的

基于次生代谢产物与网络药理学探讨黄连及黄连花薹抗菌作用机制差异。

方法

基于超高液相色谱-质谱法（UPLC-MS/MS）检测平台，自建黄连及黄连花薹次生代谢产物数据库（MWDB），通过代谢物信息公共数据库以及多元统计分析相结合的手段研究了黄连花薹和黄连的次生代谢组差异，筛选含量相对较高的黄连花薹18个代谢产物和11个黄连代谢产物，借助BATMAN-TCM数据库获取成分作用靶点，于UniProt数据库中查询靶点对应的基因。通过GeneCards检索抗菌基因，使用Venny平台获得成分和抗菌的交集基因。通过DAVID进行基因本体（GO）富集分析和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析，预测其作用机制，并通过GraphPad Prism软件和OmicShare数据库绘制柱状图及高级气泡图使结果可视化。通过STRING数据库构建蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络，Cytoscape 3.7.2软件构建成分-靶标-通路网络，对网络药理学分析结果对比二者抗菌差异性。

结果

通过网络药理学得到黄连发挥抗菌有效活性成分比黄连花薹少5个，抗菌靶点比黄连花薹多55个；预测黄连和黄连花薹对抗菌作用的共同成分为槲皮素和小檗碱；参与抗菌作用的不同关键基因有p38丝裂原活化蛋白激酶14（MAPK14），过氧化氢酶（CAT）；涉及的不同关键通路有疟疾及Toll样受体信号通路。

结论

黄连与黄连花薹主要通过多靶点、多通路的方式发挥抗菌作用，可为黄连和黄连花薹抗菌机制研究提供新的思路和线索，同时为黄连花薹资源的综合开发和合理应用提供了新的发展方向。

Abstract

Objective

To explore the difference in antibacterial mechanism between

Coptis chinensis

and

its

flower stalk based on secondary metabolites and network pharmacology.

Method

Based on the ultraperformance liquid chromatography mass spectrometry（UPLC-MS/MS） detection platform，the secondary metabolites database of

C. chinensis

and its flower stalk（MWDB） was built. The common database of metabolites information and the multivariate statistical analysis were used to study the differences of secondary metabolites between

C. chinensis

and its flower stalk and screen out 18 metabolites of

the

flower stalk and 11 metabolites of

C. chinensis

with a high content. BATMAN-TCM database was used to obtain the targets of component action，and their corresponding genes were inquired in the UniProt database. GeneCards was retrieved for antimicrobial genes，and the intersection genes of components and antimicrobials were obtained on Venny platform. Through DAVID gene ontology（GO） enrichment analysis and Kyoto encyclopedia of genes and genomes（KEGG） pathway enrichment analysis，the mechanism of its action was predicted，and the results were visualized through histogram and advanced bubble diagram drawn by GraphPad Prism software and OmicShare database. The protein-protein interaction（PPI） network was constructed by STRING， database and the component-target-pathway network was constructed by Cytoscape 3.7.2 software. The antibacterial differences were compared based on the results of network pharmacology analysis.

Result

Through network pharmacology，the antibacterial active components of

C. chinensis

were 5 fewer than that of the flower stalk，55 more antibacterial targets than that of the flower stalk； quercetin and berberine were predicted to be the common components of the antagonistic action of

C. chinensis

and the flower stalk. Key genes involved in antimicrobial action were p38 Mitogen-activated protein kinase 14（MAPK14），catalase（CAT）； malaria and Toll-like receptor signaling pathway were different key pathways involved in antimicrobial activity.

Conclusion

C. chinensis

and the flower stalk mainly exert the antibacterial effect in a multi-target and multi-pathway manner，which can offer new ideas and clues for the study of antibacterial mechanism of

C. chinensis

and the flower stalk，and provide a new development direction for the comprehensive development and rational application of the flower stalk resources.

关键词

Keywords

references

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