基于生物信息学与网络药理学分析薯蓣皂苷治疗阿尔茨海默病和新型冠状病毒肺炎的靶点研究

摘要

目的：基于生物信息学、网络药理学及分子对接技术探究薯蓣皂苷治疗阿尔茨海默病（alzheimer disease, AD）和新型冠状病毒肺炎（coronavirus disease 2019,COVID-19）的靶点。方法：利用生物信息学对AD和COVID-19的共有的差异表达基因（differential expression gene,DEGs）进行富集分析。接着，通过转录因子（transcription Factor, TF）调控网络分析，并利用Cytoscape使其网络可视化，进一步通过DGIdb数据库预测能同时治疗AD和COVID-19的药物，与CTD数据库中AD、COVID-19相关治疗药物进行韦恩图分析，确定薯蓣皂苷作为治疗AD、COVID-19的潜在药物。使用SEA、SuperPred、SwissTargetPrediction、TCMSP对薯蓣皂苷进行靶点预测，并将其分别与AD、COVID-19的DEGs进行韦恩图交集分析，确定薯蓣皂苷治疗AD、COVID-19的靶点，对其进行基因本体论（Gene Ontology,GO）、京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG）富集分析，并构建这些药物靶点的蛋白相互作用（Protein Protein Interaction,PPI）网络，筛选出关联度最高的核心靶点。利用分子对接分析薯蓣皂苷与这些核心靶点的结合情况。结果：通过富集和聚类分析，发现AD、COVID-19共有DEGs所富集的生物过程、通路、疾病均与炎症和免疫调节相关。利用这些共有DEGs与Trust数据库构建了AD和COVID-19 TFs调控网络。通过网络药理学预测到薯蓣皂苷是治疗AD和COVID-19的潜在药物，并揭示了薯蓣皂苷治疗AD的36个靶点和27个治疗COVID-19的靶点。用CytohHubba计算得分，分别选取各自关联度最高的6个的核心靶点与薯蓣皂苷进行分子对接。结论：本研究首次揭示了AD和COVID-19共有TFs调控网络，预测并验证了薯蓣皂苷是治疗AD和COVID-19的潜在药物。且通过分子对接确定了薯蓣皂苷与治疗AD和COVID-19的核心药理靶点的结合情况，为开辟临床治疗AD和COVID-19新的途径提供了理论依据。

关键词

生物信息学 / 网络药理学 / 薯蓣皂苷 / 阿尔茨海默病 / 新型冠状病毒肺炎