1、北京口腔医学 2023年第31卷第2期 Beijing Journal of Stomatology April 2023，Vol.31，No.277口腔癌是头颈部常见的恶性肿瘤之一，在全球恶性肿瘤中排名第 16 位1，口腔鳞状细胞癌（oral squamous cell carcinoma，OSCC）是其最常见的类型，约占 90%2,3，5 年生存率在 50%左右，高达25%的患者在确诊后 5 年内会发生第二次癌症3。GLOBOCAN（Global Cancer Statistics）发表的数据显示，2020 年全球唇和口腔癌新发病例和死亡病例仍维持在较高水平，分别为37万例和17万例左右4
2、。因此，探寻更为有效的药物和治疗方法十分迫切。姜黄素是中医药材姜黄的主要功能成分，具有抗炎、抗菌、抗氧化等多种生物学作用，且在多种癌症中通过调节癌细胞的增殖、存活、迁移、侵袭、血管生成和转移，发挥抗肿瘤作用5。课题组基于网络药理学和分子对接探讨姜黄素对口腔鳞状细胞癌抑制作用的潜在机制陈佳慧 宿颖 尹盼盼 吴堰霖 付洁 张辛燕【摘要】目的 通过网络药理学与分子对接探究姜黄素对口腔鳞状细胞癌抑制作用的分子机制。方法 使用 SwissTargetPrediction 数据库获得姜黄素靶点，检索 GeneCards 数据库和 OMIM 数据库获得口腔鳞癌的靶点，二者取交集得到潜在作用靶点。交集靶点导入
3、 String 数据库构建 PPI 网络，使用 Cytoscape 软件进行优化并借助 CytoHubba 插件得到核心靶点。交集靶点导入 Metascape 数据库进行 GO 和 KEGG 富集分析。借助 Autodock 软件和 Pymol 软件进行姜黄素和核心靶点蛋白间的分子对接和可视化。结果 姜黄素在口腔鳞癌中的作用靶点有 36个。PPI 分析得到的核心靶点为 AKT1、STAT3、EGFR、EP300、CCNA2、CDK2。GO 分析结果揭示了潜在作用靶点主要涉及蛋白的磷酸化、对炎症的反应、有丝分裂细胞周期的调控等生物学功能。KEGG 分析结果揭示了潜在作用靶点主要涉及 FoxO 信
4、号通路、PI3K-Akt 信号通路和趋化因子信号通路等。分子对接提示，姜黄素与核心靶点（AKT1、STAT3、EGFR、EP300、CCNA2、CDK2）之间结合稳定。结论 姜黄素对口腔鳞癌的抑制作用具有多靶点、多通路的特点，这为进一步的研究和药物研发提供了依据。【关键词】姜黄素;口腔鳞癌;网络药理学;分子对接;作用机制【中图号】R739.8【文献标识码】A【DOI】10.20049/j.bjkqyx.1006-673X.2023.02.001Potential mechanism of curcumin inhibiting oral squamous cell carcinoma base
5、d on network pharmacology and molecular docking CHEN Jia-hui,SU Ying,YIN Pan-pan,WU Yan-lin,FU Jie,ZHANG Xin-yan.Beijing Institute of Dental Research,Capital Medical University School of Stomatology,Beijing 100050,China【Abstract】Objective To investigate the potential mechanism of curcumin inhibiting
6、 oral squamous cell carcinoma based on network pharmacology and molecular docking.Methods Based on the SwissTargetPrediction database,the targets of curcumin were obtained.GeneCards database and OMIM database were searched to identify OSCCs related targets.The genes obtained from databases were inte
7、rsected to acquire the potential targets.The PPI network of the potential targets was constructed by String database and optimized by Cytoscape software,and the key targets were obtained through the CytoHubba plugin of Cytoscape software.GO and KEGG enrichment analyses were performed by the Metascap
8、e database,and the core targets of curcumin were imported into Auto Dock Tools software and Pymol software to analyze and visualize the docking results.Results A total of 36 intersected targets of curcumin for OSCC were screened,and AKT1,STAT3,EGFR,EP300,CCNA2,and CDK2 were regarded as the core poin
9、ts.GO analysis results revealed that the potential targets mainly involved protein phosphorylation,response to inflammation,and regulation of mitotic cell cycle.The results of KEGG analysis revealed that the potential targets mainly involved FoxO,PI3K-Akt and chemokine signaling pathway.Curcumin was
10、 stably bound to the key targets.Conclusions The inhibitory effect of curcumin on oral squamous cell carcinoma is characterized by multiple targets and multiple pathways,which provides a basis for further research and drug development.【Key words】Curcumin;Oral squamous cell carcinoma;Network pharmaco
11、logy;Molecular docking;Molecular mechanism基金项目：北京市自然科学基金（7202057）；国家自然科学基金（81772868）作者单位：100050 北京 首都医科大学口腔医学院口腔医学研究所（陈佳慧、宿颖、尹盼盼、吴堰霖、张辛燕），黏膜科（付洁）通信作者：张辛燕，E-mail:，电话：010-57099520基础研究北京口腔医学 2023年第31卷第2期 Beijing Journal of Stomatology April 2023，Vol.31，No.278前期研究发现，姜黄素在体内可抑制 DMBA 诱导的金黄地鼠口腔癌的发生发展6，在体外可抑
12、制口腔鳞癌细胞 Tca83 和 KB 的增殖，促进其凋亡，并上调Annexin A2,CDKN2B 的表达，下调花生四烯酸代谢通路中 COX-2 和 ALOX5 的表达7-9。然而，以往研究未全面探讨姜黄素对口腔鳞癌细胞抑制作用的具体机制，因此，我们拟采用网络药理学的方法，整合多种数据库的信息，并利用分子对接技术进行初步验证，对姜黄素抑制口腔鳞癌细胞的主要作用靶点、生物学功能及信号通路等进行综合分析，系统性地探讨姜黄素抑制口腔鳞癌的潜在作用机制，以期为进一步的实验研究和天然药物研发提供借鉴依据。材料和方法1.姜黄素靶点的获取 从 PubChem 数据库获取姜黄素的 SMILES 结构式，并将其
13、导入 SwissTargetPrediction 数据库10（http:/www.swisstargetprediction.ch/），选择物种为“Homo sapiens”,检索作用靶点，取 Probability 0的靶点，作为姜黄素的作用靶点。2.口腔鳞癌靶点的获取和潜在作用靶点的筛选通过 GeneCards 数据库11（https:/www.genecards.org/）和人类孟德尔遗传在线数据库(Online Mendelian Inheritance in Man,OMIM）12（http:/omim.org），以“Oral Squamous Cell Carcinoma”为关键词
14、检索相关基因。将检索到的口腔鳞癌相关靶点合并，剔除重复项，获得口腔鳞癌相关靶点。使用在线韦恩图（http:/bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/Venn/）取交集，获得姜黄素在口腔鳞癌中的潜在作用靶点。3.潜在作用靶点蛋白质互作（protein protein interaction，PPI）网络的构建将获得的潜在作用靶点导入 String 数据库13（https:/string-db.org/cgi/input.pl），物种设置为“Homo sapiens”，选择参数为置信度 0.400，去除孤立靶蛋白，其他设置保持默认，构建蛋白质之间的 PPI 网络。
15、将 PPI 网络导入 Cytoscape 3.7.1 软件14（http:/www.cytoscape.org/）进行优化，并利用 CytoHubba插件根据度（Degree）值排名得到核心靶点。4.富集分析将获得的潜在作用靶点导入 Metascape 数据库15（https:/Metascape.org/），进行 GO（gene ontology）功能富集分析和 KEGG（Kyoto encyclopedia of genes and genomes）通路富集分析，物种设置为“Homo sapiens”，P 0.01 被认为具有统计学意义。利用微生信在线工具（http:/ GO 功能和 KE
16、GG 通路富集分析分析结果进行可视化处理。5.姜黄素-关键靶点的分子对接验证将获得的关键作用靶点和姜黄素进行分子对接，通过结合能的大小反应结合强度。通过 RCSB PDB 数据库获得关键靶蛋白的晶体结构，通过PubChem 获取姜黄素的结构；利用 PyMOL 16和AutoDockTools1.5.7 17软件进行预处理；运行 Vina 1.1.2 程序计算分子对接的结合能；采用 PyMOL 软件进行分子对接的可视化处理以及氢键键长的计算。结 果1.姜黄素在口腔鳞癌中的潜在作用靶点通过 SwissTargetPrediction 数据库获得 68 个姜黄素的作用靶点。通过 GeneCards 数据库筛选出5099 个口腔鳞癌相关基因，剔除其中关联得分小于 20 的基因，再与 OMIM 获得的 454 个基因进行合并且剔除重复基因，最终得到 1762 个口腔鳞癌的靶点。利用在线韦恩图取交集获得 36 个潜在作用靶点（图 1）。36 个作用靶点中，ALOX5 是我们前期研究已经验证的姜黄素抑制口腔鳞癌的作用靶点，AKT1、BCL2、BRAF、EGFR 和 NFE2L2 等则为原癌基因，与肿
