2024-09-18
1、研究背景
基于蛋白代谢的中药活性成分筛选及作用机制研究，是现代药理学与传统中医药学交叉融合的一个重要领域。中药化学成分丰富、结构多样，具有活性广泛、高效低毒的特点，从中药及天然药物中筛选活性成分是中药研究的重要方向。随着生物科技、化学分离技术的不断发展，已有许多方法技术应用于中药活性成分的筛选，如基于活性成分分离鉴定、血清药物化学和血清药理学、代谢组学、分子对接技术、生物色谱法筛选的活性成分筛选方法等。新的活性成分筛选方法为新药研发提供了新的候选化合物，开辟了新途径。 图1 中草药示例图
2、中医药研究热点
（1）中医药的丰富资源与现代医学需求：中医药拥有数千年的历史，积累了丰富的药物资源和临床经验。随着科技的发展和人们对健康需求的提升，如何从这些传统药物中科学地筛选出有效成分，明确其作用机制，以满足现代疾病治疗的需求，成为了一个迫切的研究课题。 （2）精准医疗的发展趋势：随着精准医疗理念的兴起，寻找针对特定疾病靶点的药物分子成为热点。中药中含有的复杂化学成分，可能包含针对不同蛋白靶标的活性物质，通过高通量筛选、系统生物学等现代技术手段，可以高效识别这些活性成分及其作用靶点，促进个性化治疗方案的开发。 （3）中药现代化与国际化的需求：为了使中药更好地融入国际医疗体系，需要采用现代科学技术阐明其作用机制，提高其安全性和有效性。基于蛋白代谢的研究不仅有助于揭示中药多成分、多靶点的作用特点，还能为其在国际上的认可与应用提供科学依据。 （4）技术创新与方法学进步：近年来，生物信息学、组学技术（如蛋白质组学、代谢组学）、高通量筛选技术以及计算化学等领域的快速发展，为深入研究中药活性成分与蛋白代谢的相互作用提供了强大的工具和平台，极大地促进了这一领域研究的进展。 综上所述，基于蛋白代谢的中药活性成分筛选及作用机制研究，旨在利用现代科学技术手段揭示中药的科学内涵，促进中药的现代化和国际化进程，为开发新型药物、提高临床疗效和推动中医药科学发展做出贡献。
3、中医药技术路线
图2 多组学数据筛选中药活性成分
4、经典案例分享
4.1 基于蛋白质组和代谢组手段揭示苦参成分杀灭耐药细菌的机制 Antimicrobial activities of lavandulylated flavonoids in Sophora flavences against methicillin-resistant Staphylococcus aureus via membrane disruption 发表期刊：Journal of Advanced Research 影响因子：11.4 通讯单位：南京中医药大学 组学技术：蛋白组、代谢组 研究背景：在我国，天然植物一直是药物的宝贵来源，比如短萼黄连可以治疗霍乱，青蒿素可以治疗疟疾，黄芩提取物可以杀灭沙门氏菌等，表明传统中药材有着巨大的基础医学研究潜力。巧妙链接传统中药材与现代医学基础研究，应用最新组学技术平台，主动瞄准具有明显临床意义课题，已成为当前研究热点。随着耐药细菌不断涌现并且迅速蔓延，由此产生了研发新型抗生素的迫切需求，而天然植物中可能含有多种抗菌成分，是发现新型抗生素的重要来源。本研究深入探讨苦参中两种黄酮类化合物对耐受甲氧西林的金黄色葡萄球菌（MRSA）的抗菌作用及相关机制。 技术路线： 部分研究结果：槐黄烷酮G (Sophoraflavanone G, SFG）和苦参黄素(kurarinone, KE）主要通过破坏细菌细胞膜的完整性和生物合成来发挥作用。它们能够抑制细胞壁的合成，诱导水解，阻止细菌合成生物膜，并干扰MRSA的能量代谢过程，扰乱细菌的正常生理活动。同时，这两种化合物还能影响细胞壁的合成，通过抑制DltB的表达和诱导Atl的过度表达，导致细胞壁降解。在小鼠皮肤伤口感染模型中，SFG和KE显著促进了伤口愈合，减少了感染区域的细菌数量，并显著降低了炎症细胞因子IL-6的水平。 图3 用SFG或KE处理MRSA的蛋白质组图谱 图4 用SFG处理MRSA的代谢物谱分析 研究结论：本文研究了苦参的两种有效成分SFG和KE对MRSA的抗菌作用和机制。研究者以蛋白质组学和代谢组学筛选入手，寻找到相关线索，从蛋白和代谢物等分子层面入手，发现了这两种化合物破坏细菌膜完整性，抑制细胞壁合成、诱导水解、防止合成生物膜、干扰能量代谢等，进而结合部分体外体内实验，确证了这两种化合物具有开发为新型抗生素的临床潜力。 引文：Weng Z, Zeng F, Wang M, et al. Antimicrobial activities of lavandulylated flavonoids in Sophora flavences against methicillin-resistant Staphylococcus aureus via membrane disruption. J Adv Res. 2024;57:197-212. doi:10.1016/j.jare.2023.04.017 4.2代谢组+多样性+蛋白组揭示水溶性羊肚菌多糖保肝活性与潜在机制 Structure and hepatoprotective activity of Usp10/NF-kB/Nrf2 pathway-related Morchella esculenta polysaccharide 发表期刊：Carbohydrate Polymers 影响因子：10.7 通讯单位：长春中医药大学 组学技术：蛋白组、代谢组、多样性 研究背景：酒精性肝病（ALD）是由长期过量饮酒引起的，其特征是脂肪在肝脏中积聚，并逐渐发展为脂肪变性，伴有炎症、肝纤维化和肝硬化。全球超过7500万人患有酒精使用障碍，患酒精相关肝病的风险很高。酒精及其代谢产物促进肠道微生态失调，增加肠道通透性，并诱导细菌产物从肠道转移到肝脏，从而诱导促炎因子的产生，从而促进ALD的发展。 羊肚菌（Morchella esculenta，ME）是一种高营养价值的独特药用和食用同源真菌，主要生长在中国、韩国、日本和欧洲阔叶或混交针叶林的腐殖质层中。ME主要用于治疗消化不良、痰相关疾病和呼吸急促。在酒精诱导的急性肝损伤小鼠模型中，ME通过调节NF-kB/Nrf2信号通路具有肝脏保护作用。然而，MEP在慢性酒精性肝损伤中的详细结构和疗效分析及其潜在机制尚未系统报道。本研究基于对肠道微生物组、代谢组和蛋白质组分析，为MEP2在慢性酒精诱导的肝损伤中的应用提供了实验证据。 技术路线： 部分研究结果：在CTRL、载体处理酒精给药组和MEP2处理酒精给药组中，总共分别发现了6304（25.99%）、6297（25.96%）和7409（30.55%）特异性OTU，在所有组中发现了1514个（6.24%）共同的OUT。实验组共检出血清代谢产物1035种，包括脂质和类脂分子，有机酸及其衍生物。KEGG富集分析显示MEP2改变了22条代谢途径，分别与氨基酸代谢、碳水化合物代谢、消化系统、癌症代谢、信号转导等有关。载体处理的酒精给药组中观察到21种蛋白质（如Pafah1b2，Usp10和Cldn3）的下调，MEP2强烈逆转。MEP2抑制PAF受体，并增强了Usp10，Cldn3、1b2、Mtx2、Mrps2、Cox7c、Taco1。IHC结果进一步证实，由MEP2诱导的慢性酒精损伤小鼠的UsP10的肝脏水平升高和PAFR的下降。 图5 MEP2调节慢性酒精诱导小鼠肠道菌群 图6 MEP2调节慢性酒精诱导小鼠血清代谢物水平 研究结论：从羊肚菌中提取并纯化了水溶性羊肚菌多糖2（MEP2），分子量为959kDa的MEP2具有a→4)-α-D-Glcp-(1→葡聚糖主链，并且该分支在H-6位置被α-D-Glcp-(1→4)-α-D-Glcp-(1→残基和α-D-Glcp-(1→残基。在慢性酒精诱导的肝损伤小鼠中，MEP2通过Usp10/Nrf2/NF-kB信号通路调节血清代谢产物和肠道微生物群的水平，以抑制炎症反应和氧化应激，减轻肝损伤。这些数据支持了MEP2作为酒精性肝损伤潜在治疗策略的应用。 引文：Teng S, Zhang Y, Jin X, et al. Structure and hepatoprotective activity of Usp10/NF-κB/Nrf2 pathway-related Morchella esculenta polysaccharide. Carbohydr Polym. 2023;303:120453. doi:10.1016/j.carbpol.2022.120453
