基于网络药理学和生物信息学及实验探讨雷公藤红素抑制肝癌细胞的作用机制OA

目的:基于网络药理学和生物信息学筛选雷公藤红素(celastrol,Cel)抗肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)的核心靶点,并通过体外细胞实验探讨其抑制HepG2细胞增殖和迁移的作用机制。方法:通过Swiss Target Prediction、BATMAN-TCM、ETCM数据库预测Cel的作用靶点;从TCGA数据库下载HCC基因表达谱及临床数据,筛选差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)。将DEGs与药物靶点取交集,利用Cytoscape 3.9.1软件构建蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)网络,采用最小绝对收缩和选择算子(least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)回归和随机森林(random forest,RF)两种机器学习算法筛选候选基因,通过Sangerbox、GEPIA、HPA在线数据库进行生存分析与差异表达验证,得到核心基因;利用分子对接分析Cel与核心基因的结合能力。最后,采用CCK-8法、克隆形成实验、划痕实验和Western blot检测Cel对HepG2细胞增殖、迁移及核心基因蛋白表达的影响。结果:Cel抗HCC靶点53个,经LASSO和RF算法筛选并结合生存分析与差异表达分析,最终确定胸苷酸合成酶(thymidylate synthase,TYMS)、组织蛋白酶A(cathepsin A,CTSA)、基质金属蛋白酶9(matrix metalloproteinase 9,MMP9)为Cel抗HCC的核心基因。分子对接显示,MMP9、TYMS、CTSA与Cel有较好的结合趋势。与0μmol·L^(-1)相比,2、3μmol·L^(-1)Cel可显著抑制HepG2细胞增殖与迁移(P<0.01),并显著降低TYMS、CTSA、MMP9蛋白表达水平(P<0.05)。结论:Cel可能通过下调TYMS、CTSA、MMP9蛋白表达,从而抑制HepG2细胞的增殖和迁移。