本發(fā)明屬于生物醫(yī)藥，特別涉及一種靶向神經(jīng)元線粒體中藥活性成分篩選方法及應用。

背景技術：

1、腦卒中具有高死亡率、高致殘率、高發(fā)病率等特點，是全球重要公共衛(wèi)生問題之一。神經(jīng)元是大腦最基本的結構和功能單元，可接收、整合、傳遞、編碼等各種各樣的復雜信息，維持大腦正常功能。然而，神經(jīng)元對缺血缺氧極為敏感，腦卒中損傷后不可再生。線粒體作為神經(jīng)元關鍵的“供能中心”，在人類多種疾病中(例如缺血性腦卒中、神經(jīng)退行性疾病、癡呆等)，可能存在嚴重的結構與功能異常。缺血性腦卒中可誘導線粒體氧化應激、能量代謝障礙，加劇疾病進展，腦卒中使神經(jīng)元細胞抗氧化物質如超氧化物歧酶(sod)、過氧化氫酶(cat)、還原型谷胱甘肽(gsh)表達減少，清除活性氧(reactive?oxygen?species,ros)能力降低，導致線粒體氧化應激。線粒體氧化應激反過來引起線粒體氧化呼吸鏈、鈣離子穩(wěn)態(tài)失衡，加劇細胞能量代謝障礙，導致細胞死亡。因此，靶向線粒體改善細胞乏能狀態(tài)，是從根本減少缺血性腦卒中神經(jīng)元損傷的方法。

2、線粒體鈣離子攝入蛋白1(mitochondrial?calcium?uptake1,micu1)是位于線粒體內膜的線粒體鈣穩(wěn)態(tài)的重要調節(jié)蛋白。micu1通過設定線粒體鈣離子攝入閾值，調控線粒體鈣離子單向轉運蛋白(mitochondrial?calcium?uniporter，mcu)復合物功能，調節(jié)線粒體通透性轉換孔開放，調控線粒體鈣穩(wěn)態(tài)，進而維持細胞內環(huán)境穩(wěn)定，調控細胞能量代謝、氧化應激、鐵死亡和凋亡等生理病理功能。micu1結構與功能障礙，參與心血管疾病、腦卒中及腫瘤等多種疾病發(fā)展進程密切相關。特別是隨著分子遺傳學、蛋白質組學以及人工智能大數(shù)據(jù)分析和應用，micu1結構與功能障礙導致神經(jīng)系統(tǒng)疾病的潛在分子機制逐漸被認識。圍繞micu1等分子的精準化調控、靶向micu1改善線粒體功能等潛在的臨床應用手段的研發(fā)需求日益迫切。

3、中醫(yī)藥治療缺血性腦中(中風)具有悠久的歷史。中醫(yī)認為中風是在氣血兩虛的基礎上，因勞倦內傷、憂思惱怒等引起的臟腑陰陽失調，氣血逆亂，直沖犯腦，導致腦脈痹阻或血溢腦脈之外產(chǎn)生的疾病。多種中藥方劑或中草藥成分都可以用于中風的治療：《金匱要略》中有菊花、黃芩、大黃等解毒藥治療中風的記載；《醫(yī)林改錯》中，補陽還五湯主要治療中風氣虛血瘀證。另外，中國中醫(yī)科學院王永炎院士主張把“毒邪”作為一個中風的重要致病因素來研究。近年來，隨著國家對中醫(yī)藥事業(yè)的大力推動，利用中醫(yī)藥治療缺血性腦卒中的研究越來越多。中藥復方復雜多樣，靶向調節(jié)線粒體功能失調的中藥化合物越來越被重視。同類中草藥往往具有類似的藥用功效，發(fā)揮的治療作用也往往是同科植物共同的化學成分。因此，研究靶向治療治療缺血性腦卒中的高效的中藥活性單體成分，對于改善藥物療效以及降低不良反應方面具有重大價值。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種靶向神經(jīng)元線粒體中藥活性成分篩選方法及應用，該方法具有高效、精準、簡單、低成本的特點。

2、本發(fā)明提供了一種靶向神經(jīng)元線粒體中藥活性成分篩選方法，包括如下步驟：

3、(1)明確micu1蛋白結構，對蛋白結構進行信息處理后再進行能量優(yōu)化，得到蛋白結合構象；

4、(2)采集中藥單體化合物數(shù)據(jù)庫的2d結構，通過軟件輸出3d結構，得到分析結合構象；

5、(3)將中藥單體化合物的3d結構導入軟件中與上述蛋白結合構象進行分子對接，即受體和配體分子之間通過幾何匹配和能量匹配而互相對接，篩選出具有靶向神經(jīng)元線粒體的中藥活性成分。

6、優(yōu)選地，所述步驟(1)中的信息處理采用軟件中protein?preparationwizard模塊對micu1蛋白進行加氫去水、刪除離子信息。

7、優(yōu)選地，所述步驟(2)中的中藥單體化合物數(shù)據(jù)庫包括traditional?chinesemedicine?active?compound?library和traditional?chinese?medicine?systemspharmacology?database?and?analysis?platform。

8、優(yōu)選地，所述步驟(2)中的軟件是指軟件中的ligprep?module模塊。

9、優(yōu)選地，所述步驟(3)中的分子對接利用軟件中的glide模塊進行。

10、優(yōu)選地，所述步驟(3)中使用virtual?screening?workflow模塊進行基于分子對接的虛擬篩選：當數(shù)據(jù)庫為traditional?chinese?medicine?active?compound?library時，采用glide模塊中的標準模式將數(shù)據(jù)庫中準備好的小分子化合物進行篩選，挑選打分值前20％的小分子化合物采用高精度模式進行第二輪篩選，獲得小分子化合物的排名；當數(shù)據(jù)庫為traditional?chinese?medicine?systems?pharmacology?database?and?analysisplatform時，采用glide模塊中的高通量篩選模式將數(shù)據(jù)庫中準備好的小分子化合物進行篩選，挑選打分值前20％的小分子化合物采用標準模式進行第二輪篩選；隨后挑選打分值前20％采用高精度模式進行第三輪篩選，獲得小分子化合物的排名。

11、優(yōu)選地，所述步驟(3)中篩選得到的中藥活性成分采用人工復核或可視化復核。

12、進一步地，所述步驟(3)中篩選得到的中藥活性成分包括管花肉蓯蓉來源的松果菊苷和馬鞭草科紫珠屬植物來源的金石蠶苷。

13、進一步地，所述松果菊苷和金石蠶苷在制備缺血性腦卒中疾病藥物中的應用。

14、進一步地，所述松果菊苷和金石蠶苷在制備慢性腦缺血疾病藥物中的應用。

15、有益效果

16、本發(fā)明通過幾何匹配和能量匹配而互相作用實現(xiàn)中藥單體活性成分與靶蛋白的分子對接，具有高效、精準、簡單、低成本的特點；同時結合實驗，進一步優(yōu)化和驗證篩選結果、藥物作用，具有精準靶向神經(jīng)元線粒體、改善損傷的意義。

技術特征：

1.一種靶向神經(jīng)元線粒體中藥活性成分篩選方法，包括如下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的靶向神經(jīng)元線粒體中藥活性成分篩選方法，其特征在于：所述步驟(1)中的信息處理采用軟件中protein?preparation?wizard模塊對micu1蛋白進行加氫去水、刪除離子信息。

3.根據(jù)權利要求1所述的靶向神經(jīng)元線粒體中藥活性成分篩選方法，其特征在于：所述步驟(2)中的中藥單體化合物數(shù)據(jù)庫包括traditional?chinese?medicine?activecompound?library和traditional?chinese?medicine?systems?pharmacology?databaseand?analysis?platform。

4.根據(jù)權利要求1所述的靶向神經(jīng)元線粒體中藥活性成分篩選方法，其特征在于：所述步驟(2)中的軟件是指軟件中的ligprep?module模塊。

5.根據(jù)權利要求1所述的靶向神經(jīng)元線粒體中藥活性成分篩選方法，其特征在于：所述步驟(3)中的分子對接利用軟件中的glide模塊進行。

6.根據(jù)權利要求1所述的靶向神經(jīng)元線粒體中藥活性成分篩選方法，其特征在于：所述步驟(3)中使用virtual?screening?workflow模塊進行基于分子對接的虛擬篩選：當數(shù)據(jù)庫為traditional?chinese?medicine?active?compound?library時，采用glide模塊中的標準模式將數(shù)據(jù)庫中準備好的小分子化合物進行篩選，挑選打分值前20％的小分子化合物采用高精度模式進行第二輪篩選，獲得小分子化合物的排名；當數(shù)據(jù)庫為traditionalchinese?medicine?systems?pharmacology?database?and?analysis?platform時，采用glide模塊中的高通量篩選模式將數(shù)據(jù)庫中準備好的小分子化合物進行篩選，挑選打分值前20％的小分子化合物采用標準模式進行第二輪篩選；隨后挑選打分值前20％采用高精度模式進行第三輪篩選，獲得小分子化合物的排名。

7.根據(jù)權利要求1所述的靶向神經(jīng)元線粒體中藥活性成分篩選方法，其特征在于：所述步驟(3)中篩選得到的中藥活性成分采用人工復核或可視化復核。

8.根據(jù)權利要求1所述的靶向神經(jīng)元線粒體中藥活性成分篩選方法，其特征在于：所述步驟(3)中篩選得到的中藥活性成分包括管花肉蓯蓉來源的松果菊苷和馬鞭草科紫珠屬植物來源的金石蠶苷。

9.根據(jù)權利要求8所述的靶向神經(jīng)元線粒體中藥活性成分篩選方法，其特征在于：所述松果菊苷和金石蠶苷在制備缺血性腦卒中疾病藥物中的應用。

10.根據(jù)權利要求8所述的靶向神經(jīng)元線粒體中藥活性成分篩選方法，其特征在于：所述松果菊苷和金石蠶苷在制備慢性腦缺血疾病藥物中的應用。

技術總結
本發(fā)明涉及一種靶向神經(jīng)元線粒體中藥活性成分篩選方法及應用，包括如下步驟：(1)明確MICU1蛋白結構，對蛋白結構進行信息處理后再進行能量優(yōu)化，得到蛋白結合構象；(2)采集中藥單體化合物數(shù)據(jù)庫的2D結構，通過軟件輸出3D結構，得到分析結合構象；(3)將中藥單體化合物的3D結構導入軟件中與上述蛋白結合構象進行分子對接，即受體和配體分子之間通過幾何匹配和能量匹配而互相對接，篩選出具有靶向神經(jīng)元線粒體的中藥活性成分。本發(fā)明具有高效、精準、簡單、低成本的特點；同時結合實驗，進一步優(yōu)化和驗證篩選結果、藥物作用，具有精準靶向神經(jīng)元線粒體、改善損傷的意義。

技術研發(fā)人員：王大鵬,康凱,吳哲褒,薛禮,劉衍廷
受保護的技術使用者：上海交通大學醫(yī)學院附屬瑞金醫(yī)院
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/8