Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.28
no.10
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pp.113-121
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2023
Network pharmacology in traditional Korean and Chinese medicine studies the molecular and biological aspects of herbal medicine using computational methods. Despite variations in databases, techniques, and criteria, most studies follow similar steps: constructing herb-compound networks, compound-target networks, and target interpretation. To ensure efficient and consistent analysis in herbal medicine network pharmacology, we designed and implemented a common analysis pipeline. We showed its reliability with existing databases. The proposed system has a potential to facilitate network pharmacology analysis in traditional medicine, ensuring consistent analysis of various herbal medicines.
Objectives: Network pharmacology is an analysis method that explores drug-centered efficacy and mechanism by constructing a compound-target-disease network based on system biology, and is attracting attention as a methodology for studying herbal medicine that has the characteristics for multi-compound therapeutics. Thus, we investigated the potential functions and pathways of Myrrha on Allergic Rhinitis (AR) via network pharmacology analysis and molecular docking. Methods: Using public databases and PubChem database, compounds of Myrrha and their target genes were collected. The putative target genes of Myrrha and known target genes of AR were compared and found the correlation. Then, the network was constructed using STRING database, and functional enrichment analysis was conducted based on the Gene Ontology (GO) Biological process and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) Pathways. Binding-Docking stimulation was performed using CB-Dock. Results: The result showed that total 3 compounds and 55 related genes were gathered from Myrrha. 33 genes were interacted with AR gene set, suggesting that the effects of Myrrha are closely related to AR. Target genes of Myrrha are considerably associated with various pathways including 'Fc epsilon RI signaling pathway' and 'JAK-STAT signaling pathway'. As a result of blinding docking, AKT1, which is involved in both mechanisms, had high binding energies for abietic acid and dehydroabietic acid, which are components of Myrrha. Conclusion: Through a network pharmacological method, Myrrha was predicted to have high relevance with AR by regulating AKT1. This study could be used as a basis for studying therapeutic effects of Myrrha on AR.
Objectives : This study used a network pharmacology approach to elucidate the efficacy and molecular mechanisms of Daehwangmokdanpitang (DHMDPT) on Psoriasis. Methods : Using OASIS databases and PubChem database, compounds of DHMDPT and their target genes were collected. The putative target genes of DHMDPT and known target genes of psoriasis were compared and found the correlation. Then, the network was constructed using Cytoscape 3.10.1. The key target genes were screened by Analyzer network and their functional enrichment analysis was conducted based on the Gene Ontology (GO) enrichment analysis and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) Pathways to predict the mechanisms. Results : The result showed that total 30 compounds and 439 related genes were gathered from DHMDPT. 264 genes were interacted with psoriasis gene set, suggesting that the effects of DHMDPT are closely related to psoriasis. Based on GO enrichment analysis and KEGG pathways, 'Binding', 'Cytokine Activity', 'Receptor Ligand Activity' 'HIF-1 signaling pathway', 'IL-17 signaling pathway', 'Toll-like receptor signaling pathway', and 'TNF signaling pathway' were predicted as functional pathways of 16 key target genes of DHMDPT on psoriasis. Among the target genes, IL6, IL1B, TNF, AKT1 showed high correlation with the results of KEGG pathways. Additionally, Emodin, Acetovanillone, Gallic acid, and Ferulic acid showed a high relevance with key genes and their mechanisms. Conclusion : Through a network pharmacological method, DHMDPT was predicted to have high relevance with psoriasis. This study could be used as a basis for studying therapeutic effects of DHMDPT on psoriasis.
Objectives: Network pharmacology is a method of constructing and analyzing a drug-compound-target network to predict potential efficacy and mechanisms related to drug targets. In that large-scale analysis can be performed in a short time, it is considered a suitable tool to explore the function and role of herbal medicine. Thus, we investigated the potential functions and pathways of Chongmyunggongjin-dan (CMGJD) on Alzheimer's disease (AD) via network pharmacology analysis. Methods: Using public databases and PubChem database, compounds of CMGJD and their target genes were collected. The putative target genes of CMGJD and known target genes of AD were compared and found the correlation. Then, the network was constructed using Cytoscape 3.9.1. and functional enrichment analysis was conducted based on the Gene Ontology (GO) Biological process and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) Pathways to predict the mechanisms. Results: The result showed that total 104 compounds and 1157 related genes were gathered from CMGJD. The network consisted of 1157nodes and 10034 edges. 859 genes were interacted with AD gene set, suggesting that the effects of CMGJD are closely related to AD. Target genes of CMGJD are considerably associated with various pathways including 'Positive regulation of chemokine production', 'Cellular response to toxic substance', 'Arachidonic acid metabolic process', 'PI3K-Akt signaling pathway', 'Metabolic pathways', 'IL-17 signaling pathway' and 'Neuroactive ligand-receptor interaction'. Conclusion: Through a network pharmacological method, CMGJD was predicted to have high relevance with AD by regulating inflammation. This study could be used as a basis for effects of CMGJD on AD.
Do Kyung Han;Jee Won Shon;Eui Suk Sung;Youn Sook Kim;Won G. An
Journal of Life Science
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v.33
no.11
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pp.876-886
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2023
In some cases of head and neck cancers (HNC), surgical interventions may result in the loss of organs and/or changes to their functions, thereby significantly affecting the patient's quality of life. As a result, the surgical treatment of HNC patients is often limited to specific cases, and alternative treatment modalities, such as chemotherapy, are considered. However, serious adverse effects caused by chemotherapy, such as severe nausea and vomiting, necessitate the need for the development of adjunctive methods to minimize patient suffering. Chuanxiong, Ligusticum chuanxiong (L. chuanxiong), is a natural herb used in Eastern medicine to treat cerebrovascular disorders and headaches. This study aimed to predict the effect and potential of L. chuanxiong as an auxiliary anticancer drug through network-based pharmacology and molecular docking analysis. The study results showed that 40 out of 41 genes of L. chuanxiong shared common targets of HNC and their proteins could be used to target HNC cells to prevent cancer progression. The results of the functional enrichment analysis confirmed that L. chuanxiong is associated with the neuroactive-ligand metabolism and neurotransmitter pathways, indicating its potential medicinal value as an adjuvant in HNC treatment. Lastly, our findings demonstrated that the active ingredient of L. chuanxiong, (Z)-Ligustilide, has the ATP binding site of heat shock protein 90, a protein known to promote the activation of cancer cells. These results suggest that L. chuanxiong is a promising candidate for developing auxiliary anticancer drugs, and further research could potentially lead to the discovery of newer and safer anti-cancer agents.
Conventional pharmacology has followed the notion of the reductionist 'single target selective drug paradigm'. Network pharmacology has made conventional pharmacology newer while meeting the challenges of this era. Conventional pharmacological methods have not solved the problems of Korean Medicine. For this reason, Network pharmaco- logy needs urgently and desperately for Korean medicine research. However, the information on drug interactions in herbal medicines is complex and less known. There are still some hurdles before network pharmacology emerges, one factor which constitutes Korean medicine research. There is a need to look for solutions other than inheriting the network pharmacology to solve problems that Korean medicine has before. The way of 'in silico' research should be the best to meet this challenge. With the help of 'in silico' research, there might have been emerged new findings of experimental data in Korean Medicine. If 'herbalomics' has been close to foundation through the 'in silico' method, it will contribute to the formation of modern Korean medicine and, simultaneously, come to a foundation for revitalizing exchanges with orthodox Western medicine. Eventually, it ends with a significant profitable and healthy result for the patients.
Objectives : Network pharmacology-based research is one of useful tool to predict the possible efficacy and molecular mechanisms of natural materials with multi compounds-multi targeting effects. In this study, we investigated the functional underlying mechanisms of Astragalus membranaceus Bunge (AM) on its anti-obesity effects using a network pharmacology analysis. Methods : The constituents of AM were collected from public databases and its target genes were gathered from PubChem database. The target genes of AM were compared with the gene set of obesity to find the correlation. Then, the network was constructed by Cytoscape 3.9.1. and functional enrichment analysis was conducted to predict the most relevant pathway of AM. Results : The result showed that AM network contained the 707 nodes and 6867 edges, and 525 intersecting genes were exhibited between AM and obesity gene set, indicating that high correlation with the effects of AM on obesity. Based on GO biological process and KEGG Pathway, 'Response to lipid', 'Cellular response to lipid', 'Lipid metabolic process', 'Regulation of chemokine production', 'Regulation of lipase activity', 'Chemokine signaling pathway', 'Regulation of lipolysis in adipocytes' and 'PPAR signaling pathway' were predicted as functional pathways of AM on obesity. Conclusions : AM showed high relevance with the lipid metabolism related with the chemokine production and lipolysis pathways. This study could be a basis that AM has promising effects on obesity via network pharmacology analysis.
Cannabis sativa is a plant widely cultivated worldwide and has been used as a material for food, medicine, building materials and cosmetics. In this study, we assessed the functional effects of C. sativa stem and root extracts using network pharmacology and confirmed their novel functions. The components in stem and root ethanol extracts were identified by gas chromatography-mass spectrometry analysis, and networks between the components and proteins were constructed using the STICHI database. Functional annotation of the proteins was performed using the KEGG pathway. The effects of the extracts were confirmed in lysophosphatidylcholine-induced THP-1 cells using real-time PCR. A total of 21 and 32 components were identified in stem and root extracts, respectively, and 147 and 184 proteins were linked to stem and root components, respectively. KEGG pathway analysis showed that 69 pathways, including the MAPK signaling pathway, were commonly affected by the extracts. Further investigation using pathway networks revealed that terpenoid backbone biosynthesis was likely affected by the extracts, and the expression of the MVK and MVD genes, key proteins in terpenoid backbone biosynthesis, was decreased in LPC-induced THP-1 cells. Therefore, this study determined the diverse function of C. sativa extracts, providing information for predicting and researching the effects of C. sativa.
Objectives: Dementia is a disease in which a person maintains a normal intellectual level during the growth period, but has acquired cognitive impairment and personality change. In this study, we tried to check whether the network pharmacology analysis method is useful in the search for herbal medicine resources for the treatment of dementia. Methods: The Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform (TCMSP) database is a database frequently used in Chinese medicine research. We used the TCMSP to identify herbal medicines and their molecular targets that can be used for dementia by using network pharmacology research methods. Results: It was possible to select 28 types of components that are expected to be active by applying them to the living body, and 75 types of targets that these components act on were secured. In addition, 16 kinds of drugs were identified by checking the drugs containing 28 kinds of ingredients, and it was found that Radix Salviae contained 2 kinds of the selected 28 kinds of ingredients. Conclusions: Through this study, we were able to identify ingredients, drugs, and targets that can be used for basic and clinical research on dementia.
Journal of the Korea Knowledge Information Technology Society
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v.13
no.5
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pp.607-614
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2018
Oryeong-san is a prescription widely used for diseases where water is stagnant because it has the effect of circulating the water in the body and releasing it into the urine. In order to investigate the mechanisms of oryeong-san, we in this paper construct and analysis the compound-target network of medicinal materials constituting oryeong-san based on a systems pharmacology approach. First, the targets related to the 475 chemical compounds of oryeong-san were searched in the STITCH database, and the search results for the interactions between compounds and targets were downloaded as XML files. The compound-target network of oryeong-san is visualized and explored using Gephi 0.8.2, which is an open-source software for graphs and networks. In the network, nodes are compounds and targets, and edges are interactions between the nodes. The edge is weighted according to the reliability of the interaction. In order to analysis the compound-target network, it is clustered using MCL algorithm, which is able to cluster the weighted network. A total of 130 clusters were created, and the number of nodes in the cluster with the largest number of nodes was 32. In the clustered network, it was revealed that the active compounds of medicinal materials were associated with the targets for regulating the blood pressure in the kidney. In the future, we will clarify the mechanisms of oryeong-san by linking the information on disease databases and the network of this research.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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