חיזוי וסריקה של מטרות פוטנציאליות של PLB
המידע על המבנה הכימי של PLB התקבל ממאגר הנתונים PubChem (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/). מטרות מולקולריות של PLB נחזו על בסיס דמיון דו-ממדי ותלת-ממדי מבוסס ליגנד באמצעות מאגרי הנתונים SwissTarget (https://swisstargetprediction.ch/index.php), SEA (https://sea.bkslab.org/), TargetNet (http://targetnet.scbdd.com/calcnet/index/), PharmMapper (https://www.lilab-ecust.cn/pharmmapper/index.html), Comparative Toxicogenomics Database (CTD, https://ctdbase.org/), Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform (TCMSP, https://www.tcmsp-e.com/index.php), ו-HERB (http://herb.ac.cn/). כדי להבטיח את מהימנות הנתונים והשחזור שלהם, הוחלו ספי סנן ספציפיים למסדי הנתונים כדלקמן: ב-TCMSP נשמרו מטרות עם זמינות ביולוגית דרך הפה (OB) ≥ 30% ודמיון לתרופה (DL) ≥ 0.18; ב-SwissTargetPrediction נשמרו רשומות עם הסתברות חיזוי ≥ 0.5; ב-PharmMapper נבחרו מטרות עם ציון התאמה מנורמל ≥ 4.0; ב-SEA נכללו רק מטרות עם E-value < 0.001 כמטרות מועשרות באופן מובהק; ב-TargetNet נשמרו מטרות עם הסתברות חיזוי > 0.5; ב-CTD נכללו רק מטרות עם ראיות מאושרות (המוסקות מאינטראקציות כימיות-גנטיות) וציון אינטראקציה > 0.3; וב-HERB נשמרו מטרות עם ציון נתמך בספרות ≥ 0.4. כל מזהי החלבונים שאחזרו ממאגרי הנתונים לעיל סטנדרטו לסמלי גנים רשמיים של HGNC לבני אדם באמצעות מאגר הנתונים UniProt (https://www.uniprot.org/), כאשר המינים הוגבלו ל-Homo sapiens. לאחר הסרת רשומות כפולות מכל המקורות, התקבלו סך הכל 500 מטרות ייחודיות הקשורות ל-PLB לצורך ניתוח המשך.
שליפת גנים הקשורים לסרטן הערמונית
גנים הקשורים למחלה עבור סרטן הערמונית הופקו מ-GeneCards (https://www.GeneCardss.org/), DrugBank (https://go.drugbank.com/), CTD ו-HERB. קריטריוני הכללה ספציפיים למסד הנתונים הוחלו כדי להבטיח את מהימנות הנתונים. ב-GeneCardss נשמרו גנים עם ציון רלוונטיות (relevance score) ≥ 0.5, מאחר שסף זה תופס גנים עם ראיות ברמה בינונית עד חזקה הקושרות אותם לשאילתת המחלה. DrugBank כלל רק רשומות עם ראיות ניסיוניות (למשל, תרופות מאושרות על ידי ה-FDA או תרופות במחקר לסרטן הערמונית) והסיר אינטראקציות שנחזו חישובית או תיאורטיות. CTD שמר רק רשומות עם רמות ראיות המסווגות כ-"marker" או "mechanism" בהתבסס על אינטראקציות מאושרות בין כימיקל-גן-מחלה. HERB כלל מטרות עם ציון ביטחון נתמך בספרות ≥ 0.4 כדי להבטיח ראיות ניסיוניות או ראיות מחשוב טקסט (text-mining) מספיקות. כל סמלי הגנים אוחדו לנומנקלטורת HGNC באמצעות מאגר המידע UniProt (https://www.uniprot.org/), כאשר המינים הוגבלו ל-Homo sapiens, וכפילויות הוסרו, מה שהניב 1,199 מטרות ייחודיות הקשורות לסרטן הערמונית לצורך ניתוח המשך.
זיהוי יעדים חופפים ותיקון של הערות קונפליקט
500 מטרות של PLB ו-1,199 מטרות של סרטן ערמונית הועברו לבדיקת חפיפה באמצעות סמלי HGNC סטנדרטיים בתוכנת Venny 2.1 (https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/index.html), מה שהניב 151 מטרות מועמדות חופפות. כדי לפתור קונפליקטים של אנוטציה בין מאגרי נתונים שונים, הוטמע תהליך תיקון תלת-שלבי: (i) אי-עקביות בשמות נרדפים של גנים (gene aliases) אוחדה באמצעות כלי מיפוי של UniProt ID; (ii) גנים פאראלוגיים כפולים הוצאו באמצעות CD‑HIT עם סף דמיון רצפים של > 0.4; ו-(iii) אנוטציות תפקודיות סותרות נשמרו רק אם הן נתמכו על ידי לפחות שני מאגרי נתונים עצמאיים, בעוד שתיאורים סותרים ייחודיים ממקור בודד נפסלו.
בניית רשת וזיהוי מוקדי חיבור (Hubs)
רשת של אינטראקציות בין חלבונים (PPI) נבנתה על ידי הגשת המטרות החופפות למסד הנתונים STRING (גרסה 12.0, https://cn.string-db.org/), כאשר החיפוש הוגבל ל-Homo sapiens. רק אינטראקציות עם ציון ביטחון משולב של ≥ 0.700 נשמרו כדי להבטיח אמינות גבוהה, וכל הצמתים שחסרו קשרים כלשהם הוצאו מהרשת. רשת ה-PPI שנבנתה הוצגה באופן ויזואלי וננתחה טופולוגית ב-Cytoscape (גרסה 3.10.2), ולאחר מכן נקבעו הגנים המרכזיים (hub genes) באמצעות תוסף ה-cytoHubba, תוך שימוש ב-MCC (Maximal Clique Centrality) כאלגוריתם הדירוג העיקרי וב-Degree כמדד עזר לאימות צולב.
ניתוח העשראה תפקודית
ביצועהם של ניתוחי העשרה של מסלולים ב-Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) ואנוטציה תפקודית של Gene Ontology (GO) עבור הגנים בעלי הביטוי הדיפרנציאלי בוצעו באמצעות ה-Bioinformatics Online Analysis Platform (https://www.bioinformatics.com.cn, גישה אחרונה ב-May 4, 2026). הפלטפורמה משתמשת במבחן המדויק של פישר (Fisher's exact test) לחישוב ערכי P גולמיים, ושיטת Benjamini-Hochberg (BH) שימשה לתיקון בבדיקות מרובות כדי לשלוט בשיעור התגליות השגויות (FDR). מונחי GO (תהליך ביולוגי, רכיב תאי ותפקוד מולקולרי) ומסלולי KEGG עם FDR < 0.05 נחשבו להעשירה באופן מובהק.
עגינה מולקולרית (Molecular docking)
מבני גביש של חלבוני המטרה שנבחרו, המייצגים קונפורמציות פעילות, הושגו ממאגר הנתונים RCSB Protein Data Bank (https://www.rcsb.org/). הכנת החלבון בוצעה בתוכנת Discovery Studio, וכללה הסרה של מולקולות מים והטרואטומים, מחיקה של שרשראות עודפות, תיקון של שאריות חסרות, הוספה של אטומי מימן ב-pH 7.4, הקצאת מטעני Gasteiger ומזעור אנרגיה. כיס הקשירה הוגדר על בסיס קואורדינטות הליגנד שנמצאו בקו-גביש (co-crystallized), תוך שימוש ברשת שהקיפה את כל שאריות קישור הסובסטרט הקריטיות. עגינה מולקולרית (Molecular docking) של PLB בוצעה באמצעות שרת האינטרנט SwissDock (http://www.swissdock.ch/) באמצעות מודול Attracting Cavities. אנרגיות חופשיות של קישור חושבו כדי להעריך את הזיקה (affinity), והקונפורמציה בעלת האנרגיה הנמוכה ביותר עבור כל מטרה נבחרה כתנוחת העגינה הסופית. תוצאות סימולציות העגינה המולקולרית הוצגו ויזואלית לצורך תיקופן.
סימולציית דינמיקה מולקולרית
סימולציות דינמיקה מולקולרית (MD) בוצעו באמצעות GROMACS 2022.2. שדה הכוחות Amber14SB שימש לתיאור החלבון, כאשר המערכת סולבטה במים מסוג TIP3P. פרמטרים של Plumbagin, כולל מטענים חלקיים מסוג AM1-BCC וסוגי אטומים מסוג GAFF2, הופקו באמצעות Antechamber, ולאחריהם המרה של הטופולוגיה עם ACPYPE והקצאת פרמטרי יונים של Joung-Cheatham. כל קומפלקס חלבון-ליגנד הוטמע בתיבת סימולציה דודקאהדרלית קטועה עם מרחק מינימלי של 1.2 nm בין החלבון לדפנות התיבה, סולבטה במולקולות מים מסוג TIP3P, ונוטרלה על ידי הוספה של 0.15 M Na⁺/Cl⁻. לאחר מינימום אנרגיה באמצעות אלגוריתם הירידה התלולה ביותר (Fmax < 1,000 kJ·mol⁻1·nm⁻1), המערכת עברה שיווי משקל רצופים של NVT ו-NPT למשך 200 ps כל אחד בטמפרטורה של 298 K. סימולציות ייצור בוצעו לאחר מכן למשך 200 ns תחת תנאי NPT עם צעד זמן אינטגרציה של 2 fs תוך שימוש בסכימת ה-cutoff של Verlet. אינטראקציות אלקטרוסטטיות ארוכות-טווח חושבו בשיטת particle mesh Ewald (PME), בעוד שאינטראקציות אלקטרוסטטיות ואינטראקציות ואן דר ואלס השתמשו במרחק cutoff של 1.2 nm. אלגוריתם LINCS שימש לאילוץ קשרי מימן. הטמפרטורה נשמרה על 298 K באמצעות תרמוסטט Nosé-Hoover והלחץ על 1 bar באמצעות ברוסטט Parrinello-Rahman. קואורדינטות נשמרו בכל 10 ps לצורך ניתוחים עוקבים. ניתוח וויזואליזציה של המסלולים בוצעו באמצעות כלי GROMACS, VMD ו-PyMOL, בעוד שחישובים של אנרגיה חופשית של קשירה בשיטת MM-PBSA בוצעו עם gmx_MMPBSA במידת הצורך.
הערכת שיווי משקל של מסלולי דינמיקה מולקולרית ופרוטוקול דגימת אנרגיה חופשית בשיטת MM-PBSA
עבור כל קומפלקס של חלבון–plumbagin, בוצעה סימולציית דינמיקה מולקולרית של כל האטומים (all-atom) למשך 200 ns באמצעות GROMACS. נקודת הזמן של 100 ns הוגדרה כגבול ההתמצקות (equilibration boundary): המקטע של 0–100 ns הוגדר כשלב הרפיה קונפורמציונית, שבו עברו שלד החלבון וכיס קישור הליגנד התאמות קונפורמציוניות רציפות; המקטע של 100–200 ns זוהה כמישור יציבות תרמודינמי, כפי שהוכח מהיעדר סחף חד-כיווני ב-RMSD, רדיוס הגירציה (Rg), RMSF ברמת השאריות, SASA קבור של הליגנד, קשרי מימן בין-מולקולריים ואנרגיות אינטראקציה של ליגנד–רצפטור, שהראו תנודות קלות בלבד במצב יציב. כל הפרמטרים הקינטיים הכמותיים ואנרגיות קישור חופשיות מסוג MM/PBSA חושבו באופן בלעדי משלב שיווי המשקל של 100–200 ns, ממנו חולצו פריימים באופן אחיד בכל 100 ps, מה שהניב 1,000 תצלומיות שיווי משקל לכל מערכת עבור קלט ל-gmx_MMPBSA. 100 ה-ns הראשונים של מסלולי הרפיה נפסלו כדי למנוע הפרעות מסחף קונפורמציוני בחישובים של אנרגיה חופשית.
ניתוח פרוגנוסטי של גנים מטרה בסרטן הערמונית
ניתוחים פרוגנוסטיים בוצעו באמצעות מאגרי נתונים של סרטן ערמונית מ-The Cancer Genome Atlas (TCGA). נתוני ריצוף RNA (STAR-counts) ומידע קליני תואם הושגו מפורטל Genomic Data Commons (https://portal.gdc.cancer.gov). ספירות ביטוי גנים הומרו לטרנסקריפטים למיליון (TPM) ונורמלו באמצעות log2(TPM + 1). לאחר הסרת דגימות עם מידע קליני חסר, נכללו 498 מקרים בניתוח. רמת הביטוי החציונית של כל גן שימשה לחלוקת המטופלים לקבוצות של ביטוי גבוה ונמוך. ניתוח הישרדות Kaplan-Meier עם מבחן log-rank ורגרסיית סיכונים פרופורציונלית של Cox חד-משתנית בוצעו כדי להעריך הישרדות כוללת (OS) עבור SRC והישרדות ללא התקדמות מחלה (PFS) עבור MAPK3, כאשר דווחו יחסי סיכון (HRs) ומרווחי סמך (CIs) של 95%. ביצועי הניבוי הוערכו עוד יותר על ידי יצירת עקומות מאפייני תפעול מקלט (ROC) תלויות זמן בטווחים של 1, 3 ו-5 שנים. הניתוחים הסטטיסטיים בוצעו בתוכנת R גרסה 4.0.3, כאשר P < 0.05 נחשב למשמעותי סטטיסטית.