Ibrain︱遵义医科大学肖顺武团队基于网络药理学结合实验验证三七皂苷抗衰老的系统机制

学术   2025-01-20 00:02   上海  


来源Ibrain

责编︱王思珍


衰老是生物体不可避免的自然过程。作为一种复杂的自然现象,它与结构退化和功能衰退、适应性和抵抗力下降相关。在衰老的过程中,会有一些因身体机能下降而造成的损害,例如一些慢性疾病和神经退行性疾病的发病率增加,这给老年人的生活带来了很多痛苦。认知能力的下降是衰老的常见表现,这主要是由于海马体的损伤。大脑衰老在衰老过程中最为明显,尤其是遇到海马体衰老引起的认知能力下降。成人海马的神经功能随着年龄的增长而下降,阿尔茨海默病(AD)患者海马出现过早的海马神经损伤。衰老的身体更容易受到更严重的伤害。一项研究发现,身体被感染后,衰老的身体会放大感染引起的神经炎症,这会给免疫力较弱的身体带来更严重的伤害。据统计,世界人口老龄化水平正在上升,预计到2050年,全球60岁或以上人口的比例将达到约22%。随着人口老龄化的发展,冠心病、高血压、AD、帕金森病(PD)等慢性病的发病率将会增加,这些疾病的发生将给社会带来巨大的负担。作为人口老龄化国家之一,中国的AD患病率很高,这也给我们的社会生活带来了很大的负担。因此,寻求有效的抗衰老策略至关重要。值得注意的是,中药在抗衰老领域具有广阔的潜力,因为许多中草药含有有效的抗氧化剂和抗炎化合物,可以帮助对抗与衰老相关的氧化应激和炎症。因此,探索中医预防和治疗与年龄相关的疾病值得进一步关注和调查。


三七作为一种中草药,在中国有着悠久的历史,被广泛用于治疗各种疾病。三七皂苷(PNS)是从三七中提取的活性成分,主要由人参皂苷Rb1、人参皂苷Rg1 和三七皂苷R1组成。目前,PNS的药物制剂主要包括血栓清除注射液和血液栓塞,主要用于治疗侧支充血阻塞、脑卒中偏瘫、胸痛、视网膜中央静脉阻塞等。许多研究表明,PNS具有良好的抗氧化作用和抗抑郁作用,并且还具有改善神经退行性疾病和神经保护的作用。可以肯定的是,PNS在调节海马功能障碍引起的认知功能障碍方面起一定的作用。根据PNS的作用和目前的研究,作者认为PNS可能具有改善衰老过程中身体功能下降引起的一些病变的作用。然而,PNS在抗衰老中的网络机制仍不清楚。


网络药理学的优势在于分析生物系统网络,为多靶点药物分子设计寻找特定的关键信号靶点。网络药理学的出现,为中草药的应用和新药的开发提供了很大的帮助。在保证研究效果的前提下,不仅提高了研究效率,而且降低了研究成本。在此,作者将运用网络药理学方法研究PNS在抗衰老过程中的关键点和通路,并基于动物实验验证新的基因列表。

遵义医科大学附属医院肖顺武团队在Ibrain期刊上发表题目为Systemic mechanism of Panax noteginseng saponins in antiaging based on network pharmacology combined with experimental validation的最新研究。本研究旨在利用网络药理学结合实验验证探讨三七皂苷(PNS)在抗衰老中的系统机制。使用String数据库和Cytoscape3.7.2进行蛋白相互作用(PPI)分析并构建基因网络。使用基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)对关键靶基因进行分析。然后,在SAM-P/8小鼠中通过逆转录聚合酶链反应验证衰老相关基因,并与PNS的主要成分进行分子对接。同时在Hub基因和差异基因之间产生聚类,共获得169个交叉基因。GOKEGG结果表明,PNS的抗衰老作用由细胞凋亡、癌症和神经退行性病介导,8Hub基因中有5个与PNS的主要成分具有良好的结合活性。此外,动物实验结果显示MAP2MAPKK4RAB6ASortilin-1在衰老小鼠脑组织中具有不同的表达水平,并与PNS的主要活性成分良好对接。然而,169PNS交叉基因与4个差异基因之间没有交集,同时它们通过PPI的链接显示,MAP2K4仅与AKT1CASP3相连;MAP2仅与AKT1CASP3相连;RAB6A仅与AKT1相连;但Sortilin-1没有与枢纽基因相连。总之,PNS的抗衰老作用与八个Hub基因和四个差异基因相关。它们组成一个可能与PNS抗衰老效果相关的聚类或群体。

1.1 PNS相关基因和衰老相关基因的筛选

采用中医系统药理数据库与分析平台(TCMIP)数据库(http://www.TCMIP.cn/TCMIP/index.php/home/)和中医分子机制生物信息学分析工具(BATMAN-TCM)数据库(http://BioNet.ncpsb.org/BATMAN-TCM/)筛选关键词为三七PNS活性成分。最后,通过两个数据库的结果交集,得到PNS中的活性化合物,分别为Notoginsenoside R4Ginsenoside Rb1Notoginsenoside R3Notoginsenoside R1Notoginsenoside AAcetophenoneNotoginsenoside R2Sanchinoside B1CyclododeccanoneStigastroolPanaxytriol Cuparene。然后,将各组分对应的简化分子输入行输入系统(SMILES)信息导入Swiss Target Prediction数据库(http://www.swisstarget prediction. ch/),筛选出与结合概率大于0的所有活性组分对应的靶点,获得与PNS相关的基因。使用GeneCardshttps://www.genecards.org/)数据库获得与衰老相关的基因,搜索词为 “aging”


1.2 药物-疾病核心基因分析及蛋白-蛋白相互作用网络构建

将筛选出的PNS与衰老相关靶点上传到联川生物云平台网站(https://www.omicstudio.cn/tool/)进行Venny图绘制,找到PNS与衰老的交叉靶点。为了获得更准确的数据,我们根据Cytoscape3.7.2对这些交叉靶基因进行测序,并选择前8个作为所需的核心靶点,然后通过String网站(https://cn.string-db.org/)导入交叉基因,在生物选项中选择“Homo sapiens”进行蛋白-蛋白相互作用(PPl)分析,最低所需相互作用分数参数为0.400。分析后,根据度值生成PPI网络。


1.3 基因本体和京都基因与基因组百科全书分析

本研究采用京都基因与基因组百科全书(KEGG)和基因本体(GO)分析PNS与衰老的交叉靶点。根据生物过程(BP)、细胞成分(CC)和分子功能(MF)对基因和基因产物进行标注。KEGG是系统分析基因功能和相关高级基因组功能信息的有用资源。因此,为了进一步明确所选择的交叉基因的功能及其在信号转导通路中的作用,我们利用DAVID的数据库(https://david.ncifcrf.gov)进行GO功能分析和KEGG通路富集分析,得到p值和fold富集值。


1.4 动物

本研究的动物方案已获得昆明医科大学动物保护与福利委员会的批准(编号:kmmu20230340)。健康、干净的SAM-P/8小鼠(25 ± 2 g)购自天津中医药大学实验动物中心。将小鼠饲养在22 ± 2.0°C50 ± 5%湿度的控制室中,每天约12小时的光照下,可自由获取食物和水。将20SAM-P/8小鼠随机分为4组(n = 5):成年对照组、成年PNS组、老年对照组和老年PNS组。


1.5 药物注射

PNS组成的血栓清除剂注射液(购自云南植物制药有限公司),用0.9%医用生理盐水按5 mg/mL稀释后,每天中午12点腹腔注射,剂量为60 mg/kg,每天1次,连续腹腔注射14天。成人对照组和老年对照组分别于中午12:00腹腔注射等量生理盐水,每天1次,连续14天。


1.6 采样

所有动物正常饲养14天后,用5% 异氟醚对小鼠进行深度麻醉,然后将其固定在泡沫板上,暴露胸腔和腹腔。将去除针芯的剩余针头沿左心室下缘插入脑室,直至固定在主动脉弓后面,针尖可见血液回流。切开右心耳,观察到大量流出血后,肝内注射4℃预冷无菌生理盐水约200 mL进行白化,直至右心耳流出血清。开颅取出额叶皮质和海马组织后,迅速置于−80℃环境中。


1.7 逆转录聚合酶链反应

据报道,有8个基因与衰老密切相关。因此,采用逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)验证它们在不同群体中的表达变化,其中表达变化显著的基因被视为差异基因。通过组织匀浆提取额叶皮层和海马总RNA,然后进行RNA分离、RNA沉淀、RNA洗涤和RNA溶解,在进行下一步实验之前确保高样品纯度。接下来,取1.5µg RNA样品,按照RevertAidTM第一链cDNA合成试剂盒说明书合成cDNA。待合成的cDNA第一条链可直接用于PCR扩增反应后,具体步骤如下。计算所需RNA样品体积,加入置于冰上的0.5 mL PCR管中,加入1 μL寡核苷酸(dT)引物和DEPC处理水,总体积为12 μL。轻轻摇动混合物并离心3-5 秒以确保均匀混合。将样品在70°C下孵育5分钟,在冰浴中冷却,然后稍微离心。在冰浴中,将它们与以下反应物混合:4 μL 5×反应缓冲液、1 μL Ribolock TM核糖核酸酶抑制剂(20 g/L)和2 μL 10 mM dNTP混合物。轻轻摇晃并略微离心3-5秒以混合反应物后,将它们在37°C下孵育5分钟。随后,加入1 μL RevertAid TM M-Mulv ReversE转氨酶,最终反应体积为20 μL。将样品在42°C下孵育60分钟,然后在70°C下加热10分钟以终止反应,然后进行冰浴冷却。根据2× PCR Master Mix试剂盒的说明扩增β-actin8个衰老相关基因。每个反应的总体积为20 μL10 μL 2× PCR预混液、8 μL无核酸酶的PCR水、0.5 μL上游引物、0.5 μL下游引物和1 μL逆转录 cDNA 模板。热循环参数:94℃变性5min94℃变性1min,特定基因对应的退火温度退火1min(表172℃延伸1min72℃延伸10min,循环35次。最后,取2 μL扩增产物,经1%琼脂糖凝胶电泳检测PCR产物。为了进行分析,在BIO-GEL成像系统的紫外模式下拍摄凝胶图像,并测量每个相关基因条带的灰度值。使用Quantity One软件分析电泳条带的灰度,并计算每个靶基因条带的灰度值与β-肌动蛋白的比率。

1. 各基因上下游引物序列,退火温度,RT-PCR产物长度。


1.8 分子对接

为了解PNS和关键基因的影响,将PNS3个主要成分 PanaxytriolSanchinoside B1Notoginsenoside R4与关键核心基因进行分子对接,筛选差异基因。首先,从TCMIP 数据库和分析平台下载药物单体PNS的二维结构图。接着,从PDB数据库(https://www.rcsb.org/)获得关键靶点的三维结构,并使用PyMOL软件从关键靶点的三维结构中删除水分子和小分子配体。然后使用AutoDock Vina 4.2.6进行大分子受体蛋白与小分子配体(药物单体)之间的分子对接,计算结合能。通常认为,对于蛋白质-配体复合物,结合能越低,结合亲和力越高。基于<5.0 kJ/mol 结合能的结果表明,所有选定的生物活性成分与受体的最小结合能远低于5.0 kJ/mol。最后,使用PyMOL软件对模型进行可视化。


1.9 Hub基因与实验结果之间的PPI识别

为了了解Hub基因与差异基因之间的关系,我们使用String数据库分析了通过生物信息学获得的8Hub基因和从动物实验中获得的4个差异基因的PPI


1.10 统计方法

本实验所有数据均以均值±标准差表示,采用SPSS21.0统计软件进行数据处理。对两组间各基因表达水平进行T检验,p < 0.05 表示差异有统计学意义。


2.1 PNS 相关基因和衰老相关基因的集合

TCMIPBATMAN-TCM数据库中我们获得了12种治疗PNS的活性化合物,其中包括Notoginsenoside R4Ginsenoside Rb1Notoginsenoside R3Notoginsenoside R1Notoginsenoside AAcetophenoneNotoginsenoside R2Sanchinoside B1CyclododecanoneStigastroolPanaxytriolCuparene。然后,通过瑞士靶标预测数据库获得224个与PNS相关的基因,从GeneCards数据库获得27,708个与衰老相关的基因,这些基因受到相关度≥2 的限制,从而获得最后5105个与衰老相关的基因


2.2PNS与衰老之间的交叉基因

为了获得交叉基因,杂交了224个与PNS相关的基因和5105个与衰老相关的基因,最后获得了169个交叉基因(图1A。此外,对这些交叉基因进行PPI分析,并下载基因-基因相互作用表(图1B,该表被导入Cytoscape3.7.2中,以根据最大互相关(MCC)排名筛选出前八个核心基因,分别为STAT3VEGFAHIF1ACASP3MTORBCL2L1HRASAKT1(图1C

1. 筛选核心目标。(A)PNS与衰老相交目标的Venn图。粉色圆圈和蓝色圆圈分别代表筛选出的衰老目标和PNS目标,中间部分代表PNS和老化的相交目标。(B)所有交叉基因的PPI网络图。(C)8Hub基因的PPI网络图。根据最大交叉相关排序,Hub基因节点的颜色由高到低标记为红色到黄色。PNS,三七皂苷;PPI,蛋白-蛋白相互作用。


2.3 交叉基因的GO分析和KEGG分析

GO分析显示,BP主要包括蛋白质磷酸化、对药物的反应、基因表达的阳性调节、基因表达的负调控、凋亡过程的负调控、信号转导、RNA聚合酶II启动子转录的阳性调节、转录的阳性调节、DNA模板、细胞增殖的阳性调节和RNA聚合酶II启动子转录的负调控(图2ACC主要包括质膜、质膜的组成部分、膜、核质、细胞质、胞质、胞质、细胞核、膜的组成部分、细胞外区域、外泌体(图2BMF主要包括蛋白激酶活性、蛋白血清/线激酶活性、酶结合、蛋白激酶结合、ATP结合、蛋白结合、锌结合、相同蛋白结合、蛋白质稳态活性和DNA结合(图2C。根据富集通路的数量,选出了前20个,并绘制了气泡图。KEGG分析显示,周围神经系统(PNS)和衰老的信号通路主要涉及癌症通路、癌症中的蛋白多糖、eGFR酪氨酸激酶抑制剂耐药性、神经生长因子信号通路、细胞凋亡、化学致癌物-受体激活、PI3K-Akt信号通路、Ras信号通路、Rap1信号通路和阿尔茨海默病。核心通路,包括MAPK信号通路、神经活性配体-受体相互作用以及多种疾病的神经退行性通路,是PNS延缓衰老的潜在治疗通路(图3。较高的排名表明,这更有可能成为PNS抗衰老的关键靶向通路。

2. GO功能富集分析。(A)相交基因的生物过程;(B)相交基因的细胞成分;(C)相交基因的分子功能。纵坐标为GO术语,横坐标为基因比例,横坐标表示通路,纵坐标表示富集值。气泡的大小表示通路中的富集数量。气泡越大,富集越多。颜色越红,p值越小,可靠性越高。GO,基因本体。
 
3. KEGG通路富集分析。(A)水平轴表示基因比率(表示在此通路下差异基因数量与总差异基因数量的比率)。垂直轴表示富集的通路信息,计数表示富集基因的数量。不同的颜色代表不同的调整p值,从蓝色到红色,表示调整p值从大到小逐渐增加,富集程度越来越显著。原点的大小表示富集到此通路的基因数量。(B)注释到路线AB的基因数量。在图中,纵坐标是KEGGA级和B级分类,右侧纵坐标是A级分类名称,左侧纵坐标是B级分类名称。横坐标是对应B级分类的基因数量。KEGG,京都基因与基因组百科全书。


2.4 PNS主要成分与核心基因的分子对接

PNS的主要活性化合物PanaxytriolSanchinoside B1Notoginsenoside R4及其对应的靶点STAT3AKT1HRASVEGFACASP3进行分子对接。各活性成分与各核心靶点对接的结合能具体信息如表2所示,对接结果可视化如图4所示。分子对接结果表明,重要的生物活性成分与核心靶点结合良好。

2. PNS3种主要活性物质和5个核心基因的分子对接结合能。

4. PNS三种主要活性物质与五个核心基因的分子对接图。Panaxytriol组分别代表PanaxytriolSTAT3AKT1HRASVEGFACASP3的分子对接结果。Sanchinoside B1组分别为Sanchinoside B1STAT3AKT1HRASVEGFACASP3的分子对接结果图。Notoginsenoside R4组分别为Notoginsenoside R4STAT3AKT1HRASVEGFACASP3的分子对接结果图。PNS,三七皂苷。


2.5 PNS相关差异基因的检测

检测成人对照组、成人PNS组、老年对照组和老年PNS组海马和额叶皮层中钙调素-1MAP1BMAP2MAPKK4RAB6ARAP2ARegucalcinSortilin-18种衰老相关基因的表达水平。RT-PCR结果显示,与成年组比较,差异无统计学意义。而老年PNS组与老年对照组比较,我们发现海马组织MAP2RAB6ASortilin-1MAPKK4的表达均显著降低,差异有统计学意义(p < 0.05)。老年PNS组与老年对照组的变化相似,显示额叶中MAP2RAB6ASortlin-1MAPKK4的表达均有统计学意义(p < 0.05(图5

5. SAM-P/8小鼠衰老相关基因的分布。(A)成年对照组和成年PNS组海马中基因的相对表达。(B)成人对照组和成人PNS组额叶皮层基因表达。(C)老年对照组和老年PNS组海马组织基因表达。(D)老年对照组和老年PNS组额叶皮层基因表达。PNS,三七皂苷。n = 5;平均值±SDT检验;*p < 0.05,差异有统计学意义。


2.6 PNS主要成分与差异基因的分子对接

PNS的主要活性化合物panaxytriolsanchinoside B1notoginsenoside R44个差异表达基因MAP2Sortilin-1RAB6AMAPKK4进行了分子对接。表3给出了各活性成分与各差异基因靶标对接的最低结合能的具体信息。图6是对接结果的可视化。分子对接结果表明,重要的生物活性成分与差异基因具有良好的结合能力。

3. PNS三种主要活性物质与差异基因的分子对接结合能。

 6. PNS三种主要活性物质与差异基因的分子对接图。Panaxytriol组分别代表PanaxytriolMAP2Sortilin-1RAB6AMAPKK4的分子对接结果。Sanchinoside B1组为Sanchinoside B1MAP2Sortilin-1RAB6AMAPKK4的分子对接结果图。notoginsenoside R4组分别为notoginsenoside R4MAP2Sortilin-1RAB6AMAPKK4的分子对接结果图。PNS,三七皂苷。

2.7 8Hub基因与4个差异基因的关系

利用上述相关基因平台,获得了PNS与衰老基因交叉后的169个基因。选取文献中8个衰老相关基因进行动物实验验证。在PNS干预下,RT-PCR结果显示,与老年对照组相比,老年PNS组脑额叶和海马区MAP2Sortilin-1RAB6AMAPKK4 4个基因表达较低。作者将得到的169个相交基因与4个差异基因相交,但结果没有交集(图7A。接下来,作者利用String数据库对PPI进行分析,了解8Hub基因在4个差异基因上的关联关系,发现差异基因中,MAP2K4AKT1CASP3紧密相关,MAP2AKT1CASP3相关,RAB6AAKT1相关,Sortlin-1SORT1)与8Hub基因无关联(图7B

7. Hub与差异基因的关系。(A)探究交叉基因与差异基因关系的策略。(B)8Hub基因与4个差异基因的PPI关系。聚合酶链式反应;PNS,三七皂苷;PPI,蛋白质-蛋白质相互作用。

文章结论与讨论,启发与展望

本研究通过网络药理学分析发现169个与PNS和衰老相关的交叉基因,其中5个核心基因成功与PNS主要成分进行分子对接,显示出良好的结合活性。其次,通过动物实验对前期研究中筛选的衰老相关基因进行验证,得到4个与PNS主要成分分子对接后也表现出良好结合活性的差异基因。同时,发现169个与PNS和衰老相关的交叉基因与4个差异基因MAP2Sortilin-1RAB6AMAPKK4不相交。


AKT1可与PNS结合,提示PNS可能通过调节AKT1在抗衰老过程中发挥重要作用。此外,在KEGG信号通路分析结果中,我们还发现AKT1参与了前三条信号通路的传递,说明AKT1PNS抗衰老过程中的关键信号。文献显示,AKT1是一种丝氨酸/苏氨酸激酶Akt-1,是磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)的下游靶点,调节细胞增殖,包括正常细胞和恶性细胞的细胞增殖、存活、代谢和血管生成。此外,AKT1是生长因子诱导的神经元存活的关键介质。Chalecka-FranaszekChuang证明通过调节AKT119的激活和磷酸化可以减少神经元死亡。Kulik等研究发现内源性IGF-I受体具有抗凋亡信号能力,而其他酪氨酸激酶的过表达使其也具有抗凋亡能力,激活PI3激酶和Akt足以抵抗凋亡信号。根据目前的研究,我们发现AKT1Kang细胞的神经保护和凋亡信号转导中起着最重要的作用此外,AKT1还参与EGFR酪氨酸激酶抑制、耐药途径、细胞凋亡和神经保护。总之,AKT1可能是PNS发挥抗衰老作用的关键信号分子。


STAT3VEGFA8个关键基因中相关性最强的两个。根据我们的研究结果,我们可以得出STAT3参与了前5条信号通路中的3条,VEGFA参与了其中的4条。它们都参与了癌症途径、癌症蛋白多糖途径和EGFR酪氨酸激酶抑制抵抗途径,且具有显著意义。STAT3是因子3的信号转导和转录激活因子,因子3是一种基因编码蛋白,在多种细胞因子和生长因子的作用下被磷酸化激活。各种研究揭示了STAT3在保护人髓核细胞变性和减少其凋亡信号通路中的作用。此外,STAT3已被发现具有抵抗多种肿瘤、抑制细胞增殖和侵袭的作用,如肺癌、甲状腺癌、胃癌等。根据我们的研究和以往的报道,可以证明STAT3VEGFA在细胞增殖和分化过程中起关键作用,这两种分子所涉及的信号通路可能在PNS的抗衰老过程中起关键作用。


动物实验证实了与衰老相关的差异基因。微管相关蛋白MAP2)是神经元树突中主要的细胞骨架调节因子,其丰富性和特异性足以作为体细胞树突细胞的一个强有力的标记物,影响微管动力学和微管/肌动蛋白的相互作用,从而控制神经突生长和突触功能。在(人类巨细胞病毒)HCMV-UL122-Tg小鼠模型中,发现它比6月龄小鼠有更明显的认知障碍,海马中MAP2的表达也减少了。比较成年沙鼠和中年沙鼠缺血处理后海马DTI指数和MAP2是否有明显变化,中年沙鼠损伤较成年沙鼠严重,证实了MAP2可以延缓神经元凋亡和早期树突损伤。对人类大脑皮层样本的研究表明,MAP2基因的表达与衰老和AD的进展有关,这与文献的研究结果一致。Sortilin是调节神经元活力以及多种其他生物学功能的关键参与者,包括胆固醇和葡萄糖代谢,在衰老大鼠的前额叶皮层和海马中发现Sortilin减少,这与文献和作者的研究结果一致。令人惊讶的是,Sortilin-1的高表达可以影响神经元凋亡的减少。先前的研究表明RAB6具有潜在的神经保护作用,并且在大鼠海马神经元中消耗RAB6A已被证明可以减少神经突的生长,结果表明RAB6A促进了神经突的生长。小鼠基因敲除实验证实,RAB6A表达降低可导致小头畸形和神经元发育不良。然而,有报道称在AD患者的大脑包括海马、内侧嗅觉和颞叶皮层中RAB6A水平升高。MAP2K4也被称为JNKKMEK4MKK4SEK1SKK1JNK1SERKMAPKK4PRKMK4SAPKK1。作为丝裂原活化蛋白激酶信号系统的成员,MAPKK4激活MAPK,磷酸化核转录因子等蛋白激酶等底物;调控相关基因的转录;参与各种生理过程,如细胞生长、发育、分裂和细胞间的功能同步;在细胞凋亡、恶性转化等病理过程中发挥重要作用。通窍活血汤(TQHXD)通过调控ASK1/MKK4/JNK通路,保护神经元损伤,防止细胞凋亡MKK4敲低可能抑制氧化应激和随后的细胞凋亡,在肝细胞损伤中发挥保护作用。成年小鼠MKK4基因缺失导致海马未成熟颗粒细胞损伤,从而影响生长发育。MKK4作为肿瘤抑制因子,MAP2K4的上调激活JNK信号通路,促进胶质瘤细胞的生长。MAP2K4过表达可有效抑制miRNA-27a-3p的神经保护作用。柴草皂苷D通过激活MKK4-JNK信号通路抑制胰腺癌细胞增殖和促进凋亡。上调癫痫患者MAP2K4的表达可抑制炎症反应和海马神经元凋亡;芍药苷通过抑制MKK4-JNK信号通路抑制下丘脑神经元凋亡;戊烯基喹啉羧酸衍生物通过抑制MKK4来防止神经元细胞死亡;抑制MKK4s -亚硝化对大鼠脑缺血/再灌注海马CA1神经元有保护作用;MKK4也被认为是肝脏再生的关键调节因子。氯沙坦对大鼠海马CA1mkk4脑相关通路的抑制具有神经保护作用,通过抑制MAPKK457的表达减少皮肤癌的发生,支持了MAPKK4在细胞增殖中的重要作用。在农业中也有报道称,水稻的结构和种子大小可受MAPKK4调控。当然,MAPKK4是菱角生长和繁殖的重要基因,它还可以通过降低MAPKK4的表达来影响细胞凋亡。在人膀胱癌细胞系中证实MAPKK4表达增加,而过表达MAPKK4可以提高杨树的耐旱性。


从生物信息学中挖掘出的衰老基因与从动物实验中获得的差异基因没有交集。推测这4个差异基因可能是PNS抗衰老的新作用分子。下一步,我们可以对差异基因进行实验,进一步完善PNS在衰老中的研究。此外,作者研究的一些关键基因在抗衰老方面也具有类似的研究意义。这表明作者分析的关键基因可能在PNS抗衰老作用的关键信号通路中发挥调控作用。在作者的研究中,我们全面分析了PNS抗衰老作用的分子作用靶点,并将主要成分之间相关性最强的5个关键基因与动物实验和分子对接验证的差异基因对接。结果还表明,PNS的关键活性成分与5个核心基因和4个差异基因有良好的联系,这4个差异基因可能是PNS抗衰老的新靶点。与以往的研究相比,作者的研究具有利用大数据进行研究的优势,不仅涵盖了大部分的基因分子,而且可以预测和分析药物是否能够发挥调控作用。该分析方法不仅节省了资源,而且取得了良好的效果,从而为当前的衰老研究以及与衰老相关的ADPD的作用机制和药物开发提供了良好的参考,对促进难治性疾病的发展有一定的贡献。但PNS的具体作用机制及抗衰老作用有待进一步研究和分析。


在本研究中,我们通过生物信息学和网络药理学挖掘出PNS抗衰老作用可能的新靶点,结果表明PNS可以通过部分衰老基因发挥抗衰老作用,得到实验验证和相关分子对接的支持,这在以往的研究中未见报道。


作者发现PNS可调节不同衰老相关基因的表达,并通过不同的信号通路发挥抗衰老作用,提示PNS的抗衰老作用是通过协同网络和通路实现的。值得注意的是,MAP2Sortilin-1RAB6AMAPKK4可能是新的抗衰老靶点,这将进一步扩大PNS在抗衰老过程中的分子靶点。

原文链接https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-024-01336-6


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