基于转基因果蝇模型以及AD相关靶点的虚拟筛选，开展有效中药抗老年痴呆活性物质研究

本课题组前期采用转基因老年痴呆果蝇模型，发现了石菖蒲等一批具有显著抗老年痴呆活性的中药；同时，我们通过对临床治疗老年痴呆方剂的组方中药进行频次分析，发现石菖蒲的使用频次最高。本项目拟在前期工作基础上，开展石菖蒲抗老年痴呆活性物质研究：系统分离、鉴定石菖蒲中的化学成分；运用转基因果蝇模型，评价各单体化合物的活性；同时，在前期已构建的AD靶点库基础上，建立AD靶点的小分子配体库和用于分子对接的大分子蛋白结构库；对果蝇模型上显示活性的化合物，进行AD靶点的虚拟筛选，快速预测其可能的作用靶点；并进一步在分子、细胞水平上进行验证；得到在果蝇整体水平有效、分子靶点明确的抗老年痴呆先导化合物，同时揭示石菖蒲作用的科学内涵。本项研究将是申请者前一个青年基金项目的延续和深化，拟以石菖蒲为例，探索综合运用现代生物学、天然药物化学、化学信息学、生物信息学、分子药理学等多学科知识开展中药活性物质研究的新模式。

项目前期对临床治疗老年痴呆方剂的组方中药进行频次分析，发现石菖蒲的使用频次最高，且其提取物在Aβ42转基因老年痴呆果蝇模型上显示显著药效。基于此，项目采用Aβ42转基因老年痴呆果蝇模型，开展了中药石菖蒲抗老年痴呆活性成分研究。从石菖蒲活性部位中分离、鉴定了78个单体化合物（新化合物21个）；选取各类别化合物主含的代表性成分，采用转Aβ42基因老年痴呆果蝇模型，评价了这些主含化合物的抗老年痴呆作用，结果显示细辛醚及其生源苯丙素和木脂素、普通苯丙素和木脂素、倍半萜是石菖蒲中抗老年痴呆的活性成分，其中β-细辛醚和α-细辛醚的贡献较大，这两个成分在体内、外模型中都能显著促进神经细胞增殖。此外，还扩展研究内容，对Aβ42转基因老年痴呆果蝇模型筛选有效的中药牛扁和一株内生菌65-17-2-1的抗老年痴呆活性成分进行了研究，发现了具有良好前景的2个邻氨基苯甲酸甲酯酰胺衍生物（MZQ064、MZQ068）和8个新的甾类成分nodulisporiviridins A-H。.同时，本项目将基于化学信息学、生物信息学的虚拟筛选用于天然药物化学领域，在前期已建立的老年痴呆靶点库基础上，构建了老年痴呆靶点虚拟筛选和预测体系，具体包括：1）基于2D描述符结构相似性搜索方法的商业软件Predict FX的引入；2）基于配体3D相似性的靶点预测方法的改良与构建；3）反向对接靶点预测方法的改良与构建。运用上述方法，对本项目发现的抗老年痴呆活性化合物进行靶点预测，针对预测结果，选取部分靶点进行验证。结果表明，细辛醚生源的苯丙素和木脂素类成分的作用与炎症反应途径有关；EGFR应为MZQ064抗老年痴呆的作用靶点之一；nodulisporiviridins A-H作用于两个老年痴呆的靶点，涉及两种作用机制（其一为Tau蛋白磷酸化与神经元缠结，涉及靶点为GSK3B；其二为胆碱能假说，涉及靶点为AChE）。.项目不但揭示了石菖蒲等研究对象抗老年痴呆作用的科学内涵，还发现了多类具有良好前景的抗老年痴呆药物先导化合物。研究方法上，靶点虚拟筛选和预测方法的引入，对同类研究有很好的借鉴作用。构建的改良后的基于配体3D相似性的靶点预测方法和改良后的反向对接靶点预测方法已通过Web发布，向社会共享。部分研究结果已发表SCI论文4篇，申请专利4项，获授权专利2项，培养了博士研究生3人、硕士研究生1人。