Przewidywanie i przesiewanie potencjalnych celów PLB
Informacje o strukturze chemicznej PLB pobrano z bazy danych PubChem (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/). Cele molekularne PLB przewidziano na podstawie ligandowego podobieństwa dwuwymiarowego i trójwymiarowego z wykorzystaniem baz danych 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) oraz HERB (http://herb.ac.cn/). Aby zapewnić wiarygodność i powtarzalność danych, zastosowano następujące progi filtrowania specyficzne dla poszczególnych baz danych: w TCMSP zachowano cele o biodostępności doustnej (OB) ≥ 30% i podobieństwie do leku (DL) ≥ 0,18; w SwissTargetPrediction zachowano wpisy o prawdopodobieństwie przewidywania ≥ 0,5; w PharmMapper wybrano cele z znormalizowaną oceną dopasowania (fit score) ≥ 4,0; w SEA za istotnie wzbogacone uznano wyłącznie cele o wartości E-value < 0,01; w TargetNet zachowano cele o prawdopodobieństwie przewidywania > 0,5; w CTD uwzględniono wyłącznie cele z udokumentowanymi dowodami (wywnioskowanymi z oddziaływań chemiczno-genowych) i wynikiem oddziaływania > 0,3; a w HERB zachowano cele z oceną potwierdzoną literaturą ≥ 0,4. Wszystkie pobrane z powyższych baz identyfikatory białek ustandaryzowano do oficjalnych symboli genów ludzkich HGNC przy użyciu bazy danych UniProt (https://www.uniprot.org/), ograniczając gatunek do Homo sapiens. Po usunięciu duplikatów ze wszystkich źródeł, do dalszej analizy uzyskano łącznie 50 unikalnych celów powiązanych z PLB.
Identyfikacja genów związanych z rakiem prostaty
Geny związane z rakiem prostaty pozyskano z baz danych GeneCards (https://www.GeneCardss.org/), DrugBank (https://go.drugbank.com/), CTD oraz HERB. Aby zapewnić wiarygodność danych, zastosowano specyficzne dla każdej bazy kryteria włączenia. W bazie GeneCards zachowano geny z wynikiem istotności (relevance score) ≥ 0,5, ponieważ próg ten obejmuje geny z umiarkowanymi lub silnymi dowodami łączącymi je z zapytaniem dotyczącym choroby. Baza DrugBank uwzględniała wyłącznie wpisy z dowodami eksperymentalnymi (np. leki zatwierdzone przez FDA lub leki badawcze stosowane w raku prostaty), a interakcje przewidziane obliczeniowo lub teoretyczne zostały wykluczone. W bazie CTD zachowano tylko rekordy z poziomami dowodów zaklasyfikowanymi jako „marker” lub „mechanizm” na podstawie zakuratorowanych interakcji chemikalia-gen-choroba. Baza HERB obejmowała cele z wynikiem ufności (confidence score) wspartym literaturą ≥ 0,4, aby zapewnić wystarczające dowody eksperymentalne lub wyniki z eksploracji tekstu. Wszystkie symbole genów ujednolicono zgodnie z nomenklaturą HGNC za pomocą bazy danych UniProt (https://www.uniprot.org/), ograniczając gatunek do Homo sapiens. Po usunięciu duplikatów otrzymano 1 19 unikalnych celów związanych z rakiem prostaty do dalszej analizy.
Identyfikacja nakładających się celów i korekta adnotacji konfliktów
50 celów PLB oraz 1 199 celów raka prostaty zestawiono, wykorzystując ustandaryzowane symbole HGNC w programie Venny 2.1 (https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/index.html), co pozwoliło wyłonić 151 wspólnych potencjalnych celów. W celu rozwiązania konfliktów w adnotacjach między bazami danych wdrożono trójetapowy proces korekty: (i) niespójności w aliasach genów ujednolicono za pomocą narzędzia do mapowania UniProt ID; (ii) redundantne geny paralogiczne wykluczono przy użyciu programu CD-HIT z progiem podobieństwa sekwencji > 0,4; oraz (iii) sprzeczne adnotacje funkcjonalne zachowano tylko wtedy, gdy były wspierane przez co najmniej dwie niezależne bazy danych, natomiast unikalne, konfliktowe opisy pochodzące z jednego źródła odrzucono.
Konstrukcja sieci i identyfikacja węzłów centralnych
Sieć oddziaływań białko-białko (PPI) została skonstruowana poprzez wprowadzenie wspólnych celów do bazy danych STRING (wersja 12.0, https://cn.string-db.org/), z ograniczeniem wyszukiwania do Homo sapiens. W celu zapewnienia wysokiej wiarygodności zachowano jedynie oddziaływania z łącznym wskaźnikiem ufności (combined confidence score) ≥ 0.70, a z sieci wykluczono wszystkie węzły pozbawione połączeń. Skonstruowana sieć PPI została zwizualizowana i poddana analizie topologicznej w programie Cytoscape (wersja 3.10.2), po czym wyznaczono geny kluczowe (hub genes) za pomocą wtyczki cytoHubba, stosując algorytm MCC (Maximal Clique Centrality) jako główną metodę rankingu oraz stopień (Degree) jako pomocniczą metrykę walidacji krzyżowej.
Analiza wzbogacenia funkcjonalnego
Analizy adnotacji funkcjonalnej Gene Ontology (GO) oraz wzbogacenia szlaków Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) dla genów o różnej ekspresji przeprowadzono przy użyciu Bioinformatics Online Analysis Platform (https://www.bioinformatics.com.cn, ostatni dostęp 4 maja 2026). Platforma ta wykorzystuje dokładny test Fishera do obliczenia surowych wartości P, a do korekty wielokrotnych testów w celu kontrolowania współczynnika fałszywych odkryć (FDR) zastosowano metodę Benjamini-Hochberg (BH). Terminy GO (proces biologiczny, komponent komórkowy i funkcja molekularna) oraz szlaki KEGG z FDR < 0.05 uznano za istotnie wzbogacone.
Dokowanie molekularne
Struktury krystaliczne wybranych białek docelowych, reprezentujące konformacje aktywne, pobrano z RCSB Protein Data Bank (https://www.rcsb.org/). Przygotowanie białek przeprowadzono w programie Discovery Studio, co obejmowało usunięcie cząsteczek wody i heteroatomów, usunięcie nadmiarowych łańcuchów, uzupełnienie brakujących reszt, dodanie atomów wodoru przy pH 7.4, przypisanie ładunków Gasteigera oraz minimalizację energii. Kieszeń wiążącą zdefiniowano na podstawie współkrystalizowanych współrzędnych liganda, stosując siatkę obejmującą wszystkie kluczowe reszty wiążące substrat. Dokowanie molekularne PLB wykonano przy użyciu serwera internetowego SwissDock (http://www.swissdock.ch/) za pomocą modułu Attracting Cavities. Obliczono wolne energie wiązania w celu oceny powinowactwa, a konformację o najniższej energii dla każdego celu wybrano jako ostateczną pozę dokowania. Wyniki symulacji dokowania molekularnego zwizualizowano w celu ich walidacji.
Symulacja dynamiki molekularnej
Symulacje dynamiki molekularnej (MD) przeprowadzono przy użyciu oprogramowania GROMACS 202.2. Do opisu białka wykorzystano pole siłowe Amber14SB, a układ solwatowano w wodzie TIP3P. Parametry plumbaginy, w tym ładunki cząstkowe AM1-BCC oraz typy atomów GAFF2, wygenerowano za pomocą programu Antechamber, a następnie dokonano konwersji topologii przy użyciu ACPYPE i przypisano parametry jonów Joung-Cheatham. Każdy kompleks białko-ligand umieszczono w uciętym pudełku symulacyjnym o kształcie dwunastościanu z minimalną odległością białka od ścianek wynoszącą 1.2 nm, solwatowano cząsteczkami wody TIP3P i zneutralizowano poprzez dodanie 0.15 M Na⁺/Cl⁻. Po minimalizacji energii z wykorzystaniem algorytmu najszybszego spadku (Fmax < 1,0 kJ·mol⁻1·nm⁻1), układ poddano sekwencyjnej ekwilibracji NVT i NPT przez 20 ps każda w temperaturze 298 K. Następnie przeprowadzono symulacje produkcyjne przez 20 ns w warunkach NPT z krokiem czasowym integracji 2 fs, stosując schemat odcięcia Verlet. Oddziaływania elektrostatyczne dalekiego zasięgu obliczano metodą particle mesh Ewald (PME), natomiast zarówno dla oddziaływań elektrostatycznych, jak i van der Waalsa zastosowano odległość odcięcia 1.2 nm. Do wymuszenia długości wiązań zawierających wodór użyto algorytmu LINCS. Temperaturę utrzymywano na poziomie 298 K za pomocą termostatu Nosé-Hoover, a ciśnienie na poziomie 1 bar za pomocą barostatu Parrinello-Rahman. Współrzędne zapisywano co 10 ps do późniejszych analiz. Analizę i wizualizację trajektorii wykonano przy użyciu narzędzi GROMACS, VMD oraz PyMOL, natomiast obliczenia wolnej energii wiązania MM-PBSA przeprowadzono, w razie potrzeby, za pomocą gmx_MMPBSA.
Ocena równowagi trajektorii dynamiki molekularnej oraz protokół próbkowania energii swobodnej MM-PBSA
Dla każdego kompleksu białko–plumbagina przeprowadzono pełnoatomową symulację dynamiki molekularnej produkcyjną o czasie trwania 20 ns przy użyciu programu GROMACS. Punkt czasowy 10 ns wyznaczono jako granicę ekwilibracji: segment 0–10 ns określono jako fazę relaksacji konformacyjnej, podczas której szkielet białka i kieszeń wiążąca ligand ulegały ciągłym dostrojeniom konformacyjnym; segment 10–20 ns zidentyfikowano jako termodynamicznie stabilne plateau, co potwierdzono brakiem jednokierunkowego dryfu w wartościach RMSD, promienia gyracji (Rg), RMSF dla poszczególnych reszt, zakopanej powierzchni SASA liganda, międzycząsteczkowych wiązań wodorowych oraz energii oddziaływania ligand–receptor, które wykazywały jedynie niewielkie fluktuacje stanu stacjonarnego. Wszystkie ilościowe parametry kinetyczne oraz energie swobodne wiązania MM/PBSA obliczono wyłącznie z fazy równowagi 10–20 ns, z której klatki ekstrahowano równomiernie co 100 ps, co dało 1 0 migawek równowagowych na system jako dane wejściowe dla gmx_MMPBSA. Pierwsze 10 ns trajektorii relaksacyjnych odrzucono, aby wyeliminować zakłócenia wynikające z dryfu konformacyjnego w obliczeniach energii swobodnej.
Analiza prognostyczna genów docelowych w raku prostaty
Analizy prognostyczne przeprowadzono z wykorzystaniem zbiorów danych dotyczących raka prostaty z projektu The Cancer Genome Atlas (TCGA). Dane z sekwencjonowania RNA (STAR-counts) oraz odpowiadające im informacje kliniczne pobrano z portalu Genomic Data Commons (https://portal.gdc.cancer.gov). Liczbę ekspresji genów przekształcono na jednostki transkryptów na milion (TPM) i znormalizowano za pomocą log2(TPM + 1). Po wykluczeniu próbek z niepełnymi informacjami klinicznymi do analizy włączono 498 przypadków. Mediana poziomu ekspresji każdego genu posłużyła do podziału pacjentów na grupy o wysokiej i niskiej ekspresji. W celu oceny przeżycia całkowitego (OS) dla SRC oraz przeżycia wolnego od progresji (PFS) dla MAPK3 przeprowadzono analizę przeżywalności metodą Kaplana-Meiera z testem log-rank oraz jednowymiarową regresję proporcjonalnych hazardów Coxa, raportując współczynniki hazardu (HRs) oraz 95% przedziały ufności (CIs). Wydajność prognostyczną oceniono dodatkowo poprzez wygenerowanie zależnych od czasu krzywych charakterystyki operacyjnej odbiornika (ROC) dla 1, 3 i 5 lat. Analizy statystyczne wykonano w programie R wersja 4.0.3, przyjmując, że wartość P < 0,05 jest istotna statystycznie.