近10年来，随着现代基因组学、蛋白质组学、代谢组学等“组学”的发展，系统生物学视角的引入，让生物信息学与网络药理学迅猛发展起来。小云发现，越来越多的科研人员开始将网络药理学和代谢组学应用于中医药的研究中。这一结合带来了前所未有的机遇，让我们能够更加深入地理解中医药的作用机制、更准确地评估其疗效，以科学的方法进一步发掘、传承并创新中华民族的医药宝库。小伙伴们也可以从pubmed上搜索一下，中医药的数据挖掘是不是很多，所以小云今天就迫不及待地给小伙伴们分享一篇代谢组学结合网络药理学的中医药文章给大家。
小云今天给小伙伴们推荐的是华中农业大学潘思轶团队的8分+新作，小云细细阅读了这篇文章，发现其拿到高分绝对是名副其实！其亮眼之处如下：
- 本文的研究对象是柑橘类草药，极少数人对柑橘类草药进行数据挖掘，所以大大滴提高了本文的创新性，吸人眼球。
- 因柑橘类草药的益处与它们的次生代谢物密切相关，所以文章采用广泛靶向的代谢组学和超高效液相色谱进行探究。多种数据，多层次进行分析，丰富了文章内容，扩大了文章的深度。
- 基于代谢组学数据，系统的分析了代谢组学的成分。这也是本文地创新性地重点体现，基于UPLC-MS/MS的广泛靶向代谢组学方法，对柑橘类草药次生代谢物进行全面定性和定量分析，大大滴提升了文章的质量。
- 与常规的网络药理学分析不同的是，本研究的药效分析和网络药理学分析并不是针对一种疾病,而是研究抗氧化活性。思路创新大大滴，给人一种出其不意的感觉。
小云推荐的这篇8+好文正是站在这一研究前沿，对我们传统中医药材进行了深入剖析和对症分析。这无疑将为我们提供更多有价值的信息和洞见。让我们一同期待并欣赏这篇精彩纷呈的文章！（PS：想了解更多生信分析选题以及思路的同学，赶快找小云，更多创新思路等着你来学习！）
- 题目：综合代谢组学和网络药理学揭示柑橘类草药的抗氧化机制和潜在药理成分
- 杂志：Food Res Int
- 影响因子：IF=8.1
- 发表时间：2023年9月
研究背景
柑橘类草药含有许多次生代谢物，这些代谢物对促进健康有重要作用，尤其是抗氧化活性，可以帮助预防和减轻各种疾病。然而，尚无研究对柑橘类草药抗氧化活性的机制进行探讨。此外，现有的柑橘类草药研究主要集中在类黄酮和酚酸的研究上，而忽略了其他次生代谢产物的鉴定和开发。鉴于所有次生代谢物都对植物的健康至关重要，因此本研究对不同柑橘类草药的次生代谢物组成变化进行了全面的研究。
数据来源
| 数据集/队列 | 数据库 | 数据类型 | 详细信息 |
| 代谢物一级质谱和二级质谱数据 | MWDB V2.0 | 代谢物一级质谱和二级质谱数据 | 代谢物一级质谱和二级质谱数据 |
研究思路
基于MWDB V2.0数据库的代谢物一级和二级质谱数据，采用UPLC-MS/MS的广泛靶向代谢组学方法，系统地分析了ZQ、HJH、GCP和CP四种柑橘类草本植物次生代谢物的差异性和相似性。此外，通过超高效液相色谱(UPLC)来比较四种柑橘类草药成分的变异性。本研究通过DPPH、FRAP和ABTS方法系统地评估了四种柑橘类草药(ZQ、HJH、GCP、CP)的抗氧化活性。基于TCMSP数据库，以OB≥20%，DL≥0.1为药物筛选标准，鉴定代谢物的潜在有效成分。通过TargetPrediction和PubChem数据库分析潜在有效成分的靶基因。最后，通过DAVID数据库进行GO和KEGG富集分析，以阐明核心基因的功能和代谢途径。
主要结果
为了全面确定柑橘的次生代谢谱，本研究建立了基于UPLC-MS / MS的广靶向代谢物分析方法，对4种柑橘药材(ZQ、HJH、GCP和CP)进行了分析。从4种柑橘中草药中共筛选到1126种次生代谢物，可分为10类，分别为黄酮类、酚酸类、木脂素和香豆素类、生物碱类、萜类、醌类、类固醇类、有机酸类、单宁类和其他类 (图1)。
图1 四种柑橘类草本植物的次生代谢分析
2. 柑橘类草本植物的代谢物差异
本研究使用OPLS-DA进一步筛选了ZQ、HJH、GCP和CP两两之间的差异代谢物。根据OPLS-DA模型评分图(图2A-C，图3A-C)，观察到不同柑橘类草药之间存在显著的分离。在CP组与ZQ/HJH/GCP组、ZQ组与HJH/GCP组、HJH组与GCP组中，分别有790、768、622、533、778、774个次生代谢物存在显著差异(图2D-F、图3D-F)。这些结果强烈表明，在这些不同的群体中，次生代谢物的组成和调控存在明显的差异。
图3差异代谢物OPLS-DA两两比较评分图
此外本研究利用k均值图，对所有亚组的差异代谢物的相对含量进行聚类。所有差异代谢物可分为4个亚类(图4)。其中，196、242、358和293次生代谢物分别在ZQ、HJH、GCP和CP中含量较高。可见，GCP的次生代谢物含量较高，而ZQ含量最低。
3. 四种柑橘类草药的四种类黄酮含量与其抗氧化能力
本研究量化了不同柑橘类草药中四种特征类黄酮的含量(图5)，结果发现定量分析的结果与广泛靶向代谢组学的结果一致。具体来说，本研究观察到ZQ和HJH具有较高的柚皮苷浓度(46.38±3.38 mg/g DW, 37.61±0.30 mg/g DW)，而GCP和CP具有较高的橙皮苷水平(9.57±0.17 mg/g DW, 9.53±0.16 mg/g DW)(表1)。此外，GCP与其他几种柑橘类草药相比，橘皮素和褐皮素水平显著升高，证实了上述代谢组学结果。而且，本研究通过DPPH、FRAP和ABTS方法系统地评估了四种柑橘类草药(ZQ、HJH、GCP、CP)的抗氧化活性。结果显示，ZQ、HJH、GCP和CP在TPC值和抗氧化活性方面存在显著差异(表1)。
图5 4种黄酮类化合物标准品和柑橘类药材的UPLC-PDA特征色谱图(280 nm)
表1 ZQ、HJH、GCP和CP的提取率、TPC、四种黄酮类化合物、DPPH、ABTS、FRAP自由基清除活性测定结果
4. 网络药理学分析
为了鉴定许多具有良好健康益处的次级代谢物，本研究从TCMSP数据库中筛选出86种潜在活性成分和780个蛋白靶点。而且，在OMIM、DisGeNET和GeneCards数据库中检索了总共745个氧化损伤靶点。因此，通过Venn分析确定了柑橘类草药和氧化损伤之间共有的131个共同目标(图6A)。为了进一步了解柑橘类草本植物抗氧化活性的机制，本研究利用DAVID数据库对19个核心靶基因进行了GO功能和KEGG通路富集分析。分析结果显示，分别有200个、36个和61个GO功能与生物过程(BP)、细胞成分(CC)和分子功能(MF)有关，图6B展示了排名前10位的GO条目。此外，本研究揭示了与氧化损伤相关的总共135个信号通路，图6C显示了前20个信号通路。这些结果表明，柑橘中的抗氧化剂通过影响与癌症和心血管疾病有关的途径发挥其抗氧化作用。
图6 富集分析
本研究通过网络药理学全面探索了四种柑橘类中草药治疗癌症和心血管疾病的潜在药理成分(表2)，结果发现了59种成分，远远超过了目前已知的柑橘类中草药对癌症和心血管疾病的预防作用。因此，除了黄酮类化合物，进一步分析了这些次生代谢物的重要药理成分(图7)。
图7 一些潜在药理成分的结构
文章小结
本研究基于UPLC-MS/MS的广泛靶向代谢组学方法，对四种柑橘类药材(ZQ、HJH、GCP、CP)的次生代谢物进行了比较分析，并进一步研究了其抗氧化能力。此外，通过网络药理学数据库，本研究预测了4种柑橘类草药分别针对癌症和心血管疾病的53种和52种潜在药理成分。本研究初步阐明了柑橘类中草药的鉴别成分、潜在药理成分及抗氧化机制，可为柑橘类中草药的功能评价和开发提供参考。想在中医药方向做点新东西的小伙伴，不要错过这个好思路，还可以拓展做国自然课题，一举两得~想复现的小伙伴们快快扫码联系小云吧！
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