全 文 ：碱的抗癌作用与结构的关系，以便为开发抗癌药物提供依据。
参考文献:
［1］ 周福生，穆 青．野生植物苦豆子的化学成分和主要药理作用［J］．
中国野生植物资源，2006，25(4):1．
［2］ 贾敏如． 防治恶性肿瘤的天然药物［J］． 成都中医药大学学报，
2002，24(2):25．
［3］ 扈 福，杨万勇，王 健． 苦豆子总碱诱导肝癌细胞 SMMC － 7721
凋亡的研究［J］．西北药学杂志，2004，19(5):21 ．
［4］ 梁 磊，王晓燕 张绪慧，等． 苦豆子生物碱抗结肠腺癌细胞株
SW620 的作用筛选［J］．中药材，2008，31(6):866．
［5］ 焦和玲，姚 锐，邓虹珠，等． 苦豆子总碱抗肿瘤作用的实验研究
［J］．时珍国医国药，2011，22(9):2168．
［6］ Yang M，Cao X，Yu MC，et，al． Potent antitumor efficacy of ST13 for
colorectal cancer mediated by oncolytic adenovirus via mitoehondrial ap-
optotic cel death［J］． Hum Gene Ther，2008，19(4) :343．
［7］ 王 永．槐果碱的抗炎与抗寄生虫作用研究［D］． 呼和浩特:内蒙
古农业大学硕士论文，2004．
［8］ 胡明昌，许宏岳．细胞凋亡的检测方法研究进展［J］． 国外医学·
临床生物化学与检验学分册，1996，17(6):2441．
收稿日期:2014-01-02; 修订日期:2014-03-31
基金项目:广东省中山市科技计划重大项目( No． 2013ZA002) ;
广东省中山市科技计划项目( No． 20132A162)
作者简介:高玉桥( 1977-) ，女( 汉族) ，广东中山人，广州中医药大学附属
中山医院副主任中药师，硕士学位，主要从事中药药理实验研究工作．
* 通讯作者简介:苏 丹( 1977-) ，男( 汉族) ，广西贵港人，电子科技大学
中山学院讲师，博士学位，主要从事药物化学教学和科研工作．
山芝麻三萜类化合物
抗 UC多靶点作用的分子对接研究
高玉桥1，苏 丹2* ，张泳义2，翁淑芳2，何镇华2，梅全喜1
(1．广州中医药大学附属中山医院，广东 中山 528400; 2．电子科技大学中山学院，广东中山 528400)
摘要:目的 通过分子对接，探讨山芝麻中 15 种三萜化合物对 5 个溃疡性结肠炎( UC) 靶蛋白的作用，从而阐释中药山芝
麻抗 UC的作用机制与分子基础。方法 植物化学成分的二维结构均从 PubChem 数据库中检索或使用 Avogadro 程序绘
出，并采用 Avogadro程序绘出它们的三维结构。从蛋白质数据库( PDB) 提取靶蛋白( PPAＲ － gamma、JAK、TNF － alpha、
IKK － beta and IL － 2) 的 X －衍射晶体结构。分子对接研究采用 AutoDock Vina 软件。结果 通过与阳性药物相比较，山
芝麻的三萜类化合物与靶蛋白的结合能较高( 或相对较高) ，认为其与 UC治疗相关的靶点蛋白有显著的结合亲和力，是
它们的有效抑制剂。结论 分子对接研究显示山芝麻三萜类化合物对靶蛋白 PPAＲ － gamma、JAK、TNF － alpha、IKK － beta
and IL － 2 有抑制作用，预期其能有效防治溃疡性结肠炎。
关键词:山芝麻; 三萜类化合物; 分子对接; 溃疡性结肠炎
DOI标识:doi: 10． 3969 / j． issn． 1008-0805． 2014． 06． 034
中图分类号:Ｒ285． 5 文献标识码:A 文章编号:1008-0805( 2014) 06-1369-03
溃疡性结肠炎(Ulcerative Colitis，UC)，又称慢性非特异性溃
疡性结肠炎或特发性溃疡性结肠炎，是一种原因不明的慢性肠道
炎症性疾病，与克隆氏病统称炎症性肠病(Inflammatory Bowel
Disease，IBD)。其病因尚未完全阐明，主要是侵及结肠粘膜的慢
性非特异性炎性疾病，常始自左半结肠，可向结肠近端乃至全结
肠，以连续方式逐渐进展。重要症状有腹泻、脓血便、腹痛和里急
后重。病程漫长，病情轻重不一，常反复发作，与结肠癌的发病有
密切关系。临床常常表现为反复发作而治愈难度大，被世界卫生
组织(WHO)列为现代难治病之一。对其治疗方法的探索一直是
全球医药学界的研究重点［1，2］。
在国内，结合中医药治疗此类疾病，往往能起到较好的疗效。
山芝麻为梧桐科植物山芝麻 Helicteres angustifolia L．(HA)的根，
是华南地区常用草药，因其果实形似芝麻的果实而得名。本品自
清代即为广东凉茶(原王老吉凉茶)的主要药料，也是部分中药
制剂的原料。其味苦、性寒，归肺、大肠经，可解表清热，解毒消
肿，用于感冒发热、痄腮、乳蛾、麻疹、咳嗽、泄泻痢疾、痈肿。广州
部队《常用中草药手册》记载其能治疗肠炎腹泻，临床上亦有用
于 UC的治疗［3］。我们前期的工作表明中药山芝麻对于 UC具有
确切的药理作用［4］。本研究拟在原先工作的基础上，针对山芝
麻的有效化学成分与 UC治疗的靶点蛋白，利用 Autodock Vina软
件［5］进行分子对接研究，以期阐明山芝麻抗 UC的作用机制与分
子基础。
1 分子对接受体蛋白的准备
通过文献研究，收集了 5 个目前与 UC治疗密切相关的靶点
蛋白作为受体，分别为:PPAＲ － gamma、JAK、TNF － alpha、IKK －
beta及 IL － 2。以上靶点已经被明确为影响到 UC病理发展的不
同因素，目前在临床上都已有上市的化学或生物药物针对这些靶
点来开展 UC的治疗［6］。对这些靶点进行考察，有利于阐明山芝
麻中有效成分的具体作用机制及作用标靶。根据蛋白质数据库
(PDB，www． pdb． org)的检索，选择了 PDB 代号分别为 2HFP、
3EYG、2AZ5、3ＲZF和 1PY2 的 5 个蛋白质晶体结构文件，这些结
构的分辨率均小于 0． 2nm，而且配体分子都为小分子化合物。将
所有的杂原子(即非受体原子，例如水，离子等)除去，除去配体
分子，使用 Chimera［7］中的 PrepDock程序考察蛋白分子是否完整
和准确，删除多余构象和修改错误的残基，将准备好的蛋白分子
作为受体。详见表 1。
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LISHIZHEN MEDICINE AND MATEＲIA MEDICA ＲESEAＲCH 2014 VOL． 25 NO． 6 时珍国医国药 2014 年第 25 卷第 6 期
表 1 靶点蛋白及其小分子阳性抑制剂
Target Proteins PDB ID
Positive
Inhibitors
Binding Energy (calculated by
Autodock Vina，kcal /mol)
PPAＲ － gamma 2HFP NSI － 11． 7
JAK 3EYG MT1 －10． 3
TNF － alpha 2AZ5 307 － 8． 9
IKK － beta 3ＲZF XNM －9． 2
IL － 2 1PY2 SP4206 － 8． 8
2 对接准确性的验证
从 PubChem (http:/ /pubchem． ncbi． nlm． nih． gov )上查找 5
个蛋白质文件中对应的配体分子(阳性药物)，分别进行能量优
化，然后利用 AutoDock Vina分别将配体分子对接回相应受体蛋
白质的结合位点中，根据对接后的配体分子与原配体分子的均方
根偏差(ＲMSD )的大小判断参数设置的合理性及程序的适用
性。结果表明，ＲMSD均≤0． 2 nm，程序很好地重复出了配体受
体原来的结合。对接研究中，阳性药物与靶点蛋白的计算结合能
与文献报道的生物活性基本处于同一数量级，表明 Autodock Vina
的分子对接结果能很好地预测化合物的生物活性。
3 三萜小分子化合物的准备
研究表明，山芝麻的有效化学成分主要为三萜类化合物(如
图 1)［8 ～ 10］，已被报道的 15 个化合物被作为配体分子;将确定出
来的化合物，利用 Avogadro［11］程序绘出结构，并对所有小分子进
行能量优化，优化完成后存为 mol2 格式文件。以原配体分子与
受体结合的位置作为对接位点进行分子对接。
1． methyl helicterate
2． 3 － acetoxy － 27 － benzoyloxylup － 20(29)
－ en － 28 － oic acid (hericterilic acid)
3． 3beta － acetoxy － 27 －(p － hydroxyl)－ benzoyloxylup －
20(29)－ en － 28 － oic acid methyl ester
4． 3beta － hydroxy － 27 － benzoyloxy － lup －
20(29)－ en － 28 － oic acid
5． 3beta － hydroxy － 27 － benzoyloxy － lup －
20(29)－ en － 28 － oic acid methyl ester
6． 3beta － acetoxylup － 20(29)－ en － 28 － ol
7． 3beta － hydroxylup － 20(29)－ en － 28 － oic acid 3 － caffeate
8． betulinic acid 9． oleanolic acid
10． helicterilic acid 11． methyl helicterilate
12． cucurbitacin B 13． cucurbitacin D
14． cucurbitacin G 15． cucurbitacin J
图 1 山芝麻三萜类化合物
4 结果
在分子对接研究中，15 个三萜类化合物与上述的 5 个蛋白
靶点都有很好或较好的相互作用，分子对接结合能结果见表 2。
结果表明，化合物可以与靶点蛋白的活性位点进行较好的结合，
进入到相应的“活性口袋”内，表明化合物的生物活性较高。通
过与阳性工具药相比较可以知道，山芝麻中三萜类化合物对于这
5 个作用靶点的生物活性预测值可以达到微摩尔的级别。
表 2 山芝麻三萜类化合物与靶蛋白的结合能
Compounds
PPAＲ －
gamma
JAK TNF － alpha IKK － beta IL － 2
1 － 6． 9 － 6． 5 － 8． 2 － 6． 8 － 6． 3
2 － 5． 5 － 7． 0 － 8． 3 － 7． 5 － 6． 5
3 － 5． 3 － 6． 9 － 8． 6 － 7． 1 － 6． 6
4 － 6． 1 － 6． 5 － 8． 8 － 7． 4 － 6． 5
5 － 6． 2 － 5． 3 － 9． 2 － 6． 9 － 6． 7
6 － 5． 2 － 6． 9 － 8． 5 － 6． 1 － 6． 4
7 － 6． 6 － 8． 3 － 9． 3 － 8． 2 － 8． 0
8 － 8． 7 － 6． 9 － 9． 2 － 6． 9 － 6． 5
9 － 7． 9 － 6． 7 － 8． 5 － 6． 2 － 7． 0
10 － 8． 2 － 6． 5 － 8． 9 － 6． 3 － 8． 6
11 － 7． 4 － 6． 2 － 8． 7 － 6． 3 － 8． 4
12 － 6． 5 － 6． 2 － 8． 0 － 7． 3 － 7． 1
13 － 7． 8 － 5． 8 － 9． 0 － 6． 8 － 7． 0
14 － 5． 4 － 5． 6 － 8． 2 － 7． 1 － 7． 1
15 － 7． 2 － 5． 8 － 8． 5 － 6． 3 － 7． 0
Inhibitors － 11． 7 － 10． 3 － 8． 9 － 9． 2 － 8． 8
具体结果分析如下:山芝麻 15 个三萜物质中，化合物 8 对于
PPAＲ － gamma的作用最强，结合能为 － 8． 7kcal /mol，其与蛋白分
子中的 Cys285、Leu330、Met364、Lys367 、Phe360、Phe282 、
Leu452、Phe363、Met463 、Ile456、Leu453、His449 、Tyr327 、
Ser289 、Ile326 等残基发生疏水结合，进入到结合位点的活性口
袋中。化合物 10 和 IL － 2 的作用最强，结合能为 － 8． 6kcal /
mol，其可以与受体上的 Thr41、Arg38、Leu72、Ala73、Met39、Pro65、
Val69、Lys43、Glu68、Phe42 等残基发生疏水结合，与蛋白的活性
位点产生较好的结合。
化合物 7 能与 JAK、TNF － alpha、IKK － beta发生很好的结合
作用，结合能分别为 － 8． 3、－ 9． 3 和 － 8． 2 kcal /mol，其与 JAK 蛋
白中的 Gly962、Phe958、Gly882 、Val889 、Leu1010、Leu881、
Ser963、Asn1008 、Glu883、Arg1007 和 Glu966 等残基发生疏水结
合，与 Leu959 上的氨基和羟基发生氢键作用;与 TNF － alpha 蛋
白中的 Tyr59 、Tyr119、Ala96、Gly121、Leu120、Gly121 、Leu57、
Gly122 等残基发生疏水作用，与 Ser60 的氨基和羟基以及 Tyr151
上的酚羟基产生氢键作用;与 IKK － beta 蛋白中的 Leu21、Tyr98、
Arg31、Cys99、Val152、Lys106、Asn109 等残基发生疏水作用，与
Asp103、Glu149 残基的羟基和 Gly102、Glu100 的氨基产生氢键
连接。结果表明，化合物 7 的 3 位上所连接的 cafeoyl基团可与蛋
白的残基发生氢键连接，是其产生多靶点作用的重要因素。
上述三萜化合物与靶点蛋白作用的相互作用见图 2。
5 结论与展望
分子对接是一项广泛应用的计算机辅助药物设计技术，是将
配体分子放在受体活性位点的位置，找到两个分子之间最佳的结
合模式，同时计算出结合能，然后根据结合能的大小来判定生物
活性的强弱。Autodock Vina 是应用较广的分子对接软件之一，
其虚拟运算的结果表现出与实际生物效应测试很高的一致性，受
到了药物研究领域极大的欢迎，得到了大量的应用［12 ～ 14］。利用
分子对接技术有利于预测中药及其有效成分的作用靶点，在分子
层面阐明其具体作用的机制。
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时珍国医国药 2014 年第 25 卷第 6 期 LISHIZHEN MEDICINE AND MATEＲIA MEDICA ＲESEAＲCH 2014 VOL． 25 NO． 6
图 A和 a为 IL － 2 与化合物 10;图 B和 b为 TNF － alpha与化合物 7;
图 C和 c为 JAK与化合物 7;图 D和 d为 IKK － beta与化合物 7;
图 E1、E2 和 e为 PPAＲ － gamma与化合物 8。
配图使用 Autodock Tools制作 3D效果图，
Ligplot制作 2D示意图
图 2 山芝麻三萜化合物与靶点蛋白的相互作用示意图
研究表明，UC是一种复杂的多因素疾病，其发生和发展与遗
传、环境、感染及免疫等多因素相关［15，16］。在对 UC 的研究和治
疗中，发现有多条细胞信号通路与其相关。同时，这些信号转导
通路并不是孤立存在的，它们之间也互相作用，形成互相影响的
信号转导网络。因此，UC 是一个非常复杂的生理和病理过程，
其中涉及到多通路、多途径、相互作用的分子网络，通过单一靶点
的作用实现理想的治疗效果往往比较困难。而中药的优势在于
其药理作用是通过体内多靶点作用的结果，通过作用于相关的多
靶点，产生比单靶点更好的治疗效果。
本研究利用 Autodock Vina软件进行分子对接研究。结果表
明，中药山芝麻正是通过其三萜类有效成分的多靶点作用来发挥
抗 UC的治疗效果，同时从理论上阐释了其药效学的分子机制，
为后期进一步的体内和体外的药理活性实验提供了有价值的线
索和方向。同时也为寻找治疗抗 UC 的新型药物及中药现代化
研究提供一定的参考和借鉴。
参考文献:
［1］ Shanahan F． Pathogenesis of ulcerative colitis［J］． Lancet，1993，342
(8868):407．
［2］ Hanauer S B． Update on the etiology，pathogenesis and diagnosis of ul-
cerative colitis［J］． Nat Clin Pract Gastroenterol Hepatol，2004，1(1) :
26．
［3］ 高玉桥，苏 丹，梅全喜． 山芝麻的研究进展［J］． 中国药业，
2009，18(16):88．
［4］ 高玉桥，苏 丹，胡 莹，等． 山芝麻对大鼠溃疡性结肠炎的影响
研究［J］．中药材，2013，36(4):101．
［5］ Trott O，Olson A J． AutoDock Vina:improving the speed and accuracy
of docking with a new scoring function，efficient optimization and mul-
tithreading［J］． J Compu Chem，2010，31(2) :455．
［6］ Danese S，Fiocchi C． Ulcerative Colitis［J］． N Engl J Med，2011，365
(18) :1713．
［7］ Pettersen E F，Goddard T D，Huang C C，et al． UCSF Chimera － a vi-
sualization system for exploratory research and analysis［J］． J Comput
Chem，2004，25(13) :1605．
［8］ Pan M H，Chen C M，Lee S W，et al． Cytotoxic triterpenoids from the
root bark of Helicteres angustifolia［J］． Chem Biodivers，2008，5(4) :
565．
［9］ Chang Y S，Ku Y Ｒ，Lin J H，et al． Analysis of three lupane type trit-
erpenoids in Helicteres angustifolia by high － performance liquid chro-
matography［J］． J Pharm Biomed Anal，2001，26(5) :849．
［10］ 刘卫国，王明时． 山芝麻中三个新三萜化合物的结构测定［J］． 药
学学报，1985，(11) :842．
［11］ Hanwell M D，Curtis D E，Lonie D C，et al ． Avogadro:an advanced
semantic chemical editor，visualization，and analysis platform［J］． J
cheminform，2012，4(1) :1．
［12］ Wallace A C，Laskowski Ｒ A ＆ Thornton J M． LIGPLOT:A program
to generate schematic diagrams of protein － ligand interactions［J］．
Prot，Eng，1995，8:127．
［13］ Huang N，Shoichet B K，Irwin J J． Benchmarking sets for molecular
docking［J］． J med chem，2006，49(23) :6789．
［14］ Cross J B，Thompson D C，Ｒai B K，et al． Comparison of several mo-
lecular docking programs:pose prediction and virtual screening accura-
cy［J］． J Chem Inf Model，2009，49(6) :1455．
［15］ Loftus Jr E V． Clinical epidemiology of inflammatory bowel disease:in-
cidence，prevalence，and environmental influences［J］． Gastroenterol-
ogy，2004，126(6) :1504．
［16］ Thompson A I，Lees C W． Genetics of ulcerative colitis［J］． Inflamm
Bowel Dis，2011，17(3) :831．
·1731·
LISHIZHEN MEDICINE AND MATEＲIA MEDICA ＲESEAＲCH 2014 VOL． 25 NO． 6 时珍国医国药 2014 年第 25 卷第 6 期