罂粟是一年生草本植物，种类较多，其果实能制药。其果实含吗啡、罂粟碱等多种生物碱，具有止咳、止痛和催眠等功效。其在开启镇痛药物新篇章的同时，也产生了危害人类的毒品。
研究发现罂粟中的某些化合物表现出较强的抗癌活性，能有效抑制宫颈癌细胞（Hela细胞）、结肠癌细胞（HT29细胞）的增殖。因此本研究从罂粟中分离到两个化合物结构，然后基于配体虚拟筛选和受体虚拟筛选确定分离出的新化合物的靶标。
2.实验流程
图1 实验流程
研究从罂粟中分离到了2个化合物，并对化合物进行抑制Hela细胞增殖的活性测定。然后基于化合物的三维形状、静电性质筛选DrugBank数据库，确定最相似的化合物，进而确定靶点。
3.实验结果
3.1 活性测定结果
研究从P. lacerum的甲醇提取液中分离到两个化合物（如图2）。对其进行结构表征和确定以后，使用MTT细胞毒性试验检测其对Hela细胞增殖活性的影响。化合物Ⅰ和Ⅱ对Hela细胞的增殖都表现出了一定的抑制，IC50分别为66.4 mM和54 mM。并且这两个化合物对正常细胞株系的生长无抑制作用。
图2化合物结构
3.2筛选结果
研究使用形状相似性和静电相似性方法确定了从罂粟中分离到的两个化合物的可能作用靶点。选用化合物Ⅰ和Ⅱ作为提问结构，筛选DrugBank中已知靶标的化合物库。首先基于化合物Ⅰ筛选化合物库，得到形状相似性和静电相似性最高的化合物DB07194（Drugbank ID）。化合物DB07194的作用靶标为酪氨酸蛋白激酶SKY（PDB_ID: 4RSS），因此化合物Ⅰ的可能作用靶点也为该酶。化合物Ⅱ作为提问结构进行筛选，命中化合物DB02056。而该化合物的作用靶标为醛酮还原酶1C家族3（AKR1C3）（PDB_ID: 3UG8），因此化合物Ⅱ的可能作用靶点也为AKR1C3。
将化合物Ⅰ和Ⅱ分别与酪氨酸蛋白激酶SKY和AKR1C3蛋白进行对接，并分析相互作用。酪氨酸蛋白激酶SKY与已知抑制剂（吡唑基嘧啶）对接时，形成相互作用的关键残基为：Asp512、Arg498、Gly454、Leu377、Pro455、 Leu501、Ala451。化合物Ⅰ与靶标结合时，与残基Asp512形成氢键相互作用，与Pro-455、Leu-377形成芳烃氢键相互作用。而AKR1C3蛋白与已知抑制剂（吲哚美辛）对接时，能与残基Try55、Trp227、Met120、Phe306和Phe-306形成相互作用。AKR1C3蛋白与化合物Ⅱ对接时，和残基Phe306形成芳烃氢键相互作用。化合物Ⅰ、Ⅱ分别与靶标蛋白的对接结果表明，这两个化合物可能会产生抑制活性。
图3 化合物的形状和静电叠合图（A.化合物Ⅰ为粉色，DB07194为灰色；B.化合物Ⅱ为绿色，DB02056为蓝色）
4.结论
研究从罂粟中分离到了两个化合物，这两个化合物都具有中等的抗肿瘤作用，对Hela细胞的生长产生抑制，而对正常细胞的生长无影响。然后研究以这两个化合物为提问结构，进行了形状和静电的虚拟筛选，最后发现了形状和静电相似的化合物，并确定了可能的作用靶点。化合物Ⅰ可能作为酪氨酸蛋白激酶SKY抑制剂，化合物Ⅱ可能是AKR1C3蛋白抑制剂。该研究为新型化合物靶点的发现提供了指导。
使用模块：ROCS、EON
参考文献：1. Bayazeid O , Bedir E , Yalcin F N . Ligand-based virtual screening and molecular docking of two cytotoxic compounds isolated from Papaver lacerum[J]. Phytochemistry Letters, 2019, 30:26-30.
部分反向找靶平台网址：
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