丹参抗新冠网络药理学与分子对接复现关键词网络药理学分子对接分子动力学丹参COVID-19一、研究背景与复现成果新型冠状病毒肺炎COVID-19大流行以来部分康复患者仍面临肺纤维化、心肌炎和中风等后遗症。丹参Danshen/Salvia miltiorrhiza作为传统中药具有活血化瘀、增强免疫等功效。本文献Scientific Reports, 2024采用网络药理学和分子对接策略系统揭示了丹参治疗COVID-19的潜在分子机制——包括候选化合物筛选、靶标预测、蛋白互作网络构建、通路富集分析、分子对接、分子动力学模拟及ROC曲线验证。二、仿真复现步骤2.1 候选活性成分与靶标筛选从TCMSP数据库提取丹参202个初始成分经口服生物利用度OB≥30%和类药性DL≥0.18筛查后获得59个候选活性成分图2A。利用TCMSP预测各成分靶标去重后获得123个潜在靶标。从Genecards数据库以novel coronavirus pneumonia为关键词检索COVID-19相关靶标经中位数筛选后保留858个。Venn图分析图2B识别出31个共同靶标为丹参治疗COVID-19的潜在作用靶点。进一步构建了丹参-45成分-31靶标-COVID-19网络图2C含183节点、989条边。网络拓扑分析显示Luteolin度值19和Tanshinone IIA度值12为度值最高的关键化合物。图2 丹参候选成分-靶标网络与共同靶标筛选原文Fig.22.2 蛋白互作PPI网络分析对123个候选成分靶标构建PPI网络115个节点、687条边对858个COVID-19相关靶标构建PPI网络838个节点、28,307条边并对31个共同靶标构建PPI网络图331个节点、180条边。通过Cytoscape的cytoHubba插件基于MCC算法识别出12个核心靶标基因图4包括TP53、TNF、VEGFA等这些核心靶标在丹参治疗COVID-19中发挥关键作用。图3 共同靶标PPI蛋白互作网络原文Fig.5图4 核心靶标度值与PPI互作网络原文Fig.62.3 GO与KEGG通路富集分析KEGG分析图5识别出96条显著富集通路p0.05前30条主要涵盖癌症通路、PI3K-Akt信号通路、脂质与动脉粥样硬化、IL-17信号通路、T细胞受体信号通路、JAK-STAT信号通路及COVID-19疾病通路等。GO富集分析图6获得764个显著GO条目其中生物过程696项含细胞激活、白细胞分化、炎症反应等细胞组分31项含中心体、转移酶复合体等分子功能37项含信号受体激活活性、受体-配体活性等。富集结果显示丹参通过多通路、多生物学过程协同发挥抗COVID-19作用。图5 KEGG通路富集分析原文Fig.7图6 GO功能富集分析原文Fig.82.4 分子对接与分子动力学模拟采用AutoDockTools-1.5.29进行分子对接Luteolin和Tanshinone IIA为配体TP53PDB: 6RZ3、TNFPDB: 1A8M和VEGFAPDB: 4ZFF为受体。对接结果图7显示Luteolin与TNF的对接得分为-6.55 kcal/mol5个氢键与TP53的对接得分为-7.19 kcal/mol3个氢键与VEGFA的对接得分为-5.1 kcal/mol4个氢键。采用GROMACS2020版进行100ns分子动力学模拟AMBER99SB-ILDN/GAFF力场、TIP3P水模型经能量最小化、升温0→310K、平衡和成品模拟四步。RMSD分析图8表明TNF-Luteolin体系比TP53-Luteolin更稳定。MM-GBSA结合自由能计算TNF-Luteolin为-11.31 kcal/molTP53-Luteolin为-19.84 kcal/mol。图7 分子对接验证——Luteolin/Tanshinone IIA与核心靶标结合模式原文Fig.12图8 分子动力学模拟RMSD曲线——TNF-Luteolin与TP53-Luteolin体系原文Fig.132.5 对接协议验证为排除假阳性结果采用DUD.E数据库的500个诱饵化合物加10个已知活性化合物含Luteolin进行富集计算。对TP53受体ROC曲线AUC值为0.899对TNF受体AUC值为0.688。该结果验证了所采用的对接协议在区分真阳性与假阳性结果方面具有良好性能从而保证本研究中分子对接结果的可靠性。三、复现结果总结通过完整复现本文献的网络药理学分析流程我们系统阐明了丹参治疗COVID-19的多成分-多靶标-多通路作用机制59个候选成分通过调控TP53、TNF、VEGFA等12个核心靶标作用于PI3K-Akt、IL-17、JAK-STAT等关键信号通路发挥抗炎、免疫调节等治疗效应。分子对接和分子动力学模拟在原子层面验证了Luteolin等核心化合物与靶标蛋白的稳定结合。四、我们的服务基于以上完整复现我们具备承接网络药理学分析、分子对接、分子动力学模拟、蛋白互作网络分析、GO/KEGG通路富集分析、ROC验证等计算生物学项目的全流程服务能力。服务覆盖活性成分筛选、靶标预测、机制解析和实验验证的数据支持。