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为解决斜纹夜蛾（Spodoptera litura）对化学杀虫剂抗性及环境污染问题，研究人员通过分子对接等技术，探究柠檬草（Cymbopogon citratus）和北美乔松（Juniperus virginiana）精油中活性化合物对 COX1、AGI 等蛋白的作用，发现部分化合物结合亲和力优于毒死蜱，具开发潜力。
斜纹夜蛾，俗称切叶虫，是一种极具破坏力的农业害虫，广泛分布于热带、亚热带地区，能危害 40 多个植物科的作物，给农业生产带来巨大损失。长期以来，化学杀虫剂如氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类和有机磷类等被用于防治斜纹夜蛾，但频繁大量使用导致其对多种化学类别杀虫剂产生广泛抗性，给全球害虫管理带来严峻挑战。同时，化学杀虫剂还存在环境污染、危害非靶标生物等问题，因此，寻找环保、可持续的替代防治手段迫在眉睫。
在此背景下，印度 Vignan 科学技术与研究基金会（Deemed to be University）的研究人员开展了关于柠檬草（Cymbopogon citratus）和北美乔松（Juniperus virginiana）精油对斜纹夜蛾作用的研究，相关成果发表在《Scientific Reports》上。该研究为开发植物源生物杀虫剂提供了重要依据，有助于推动可持续农业的发展。
研究人员主要采用了同源建模、蛋白质结构验证、蛋白质 - 配体对接和分子动力学模拟等关键技术方法。首先从 UniPort 和 PDB 数据库获取斜纹夜蛾的 COX1（细胞色素 c 氧化酶亚基 1）、AGI（α- 葡萄糖苷酶）、ORs（章鱼胺受体）、CEHs（羧酸酯水解酶）和 CSPs（化学感应蛋白）等蛋白序列或结构，利用 SWISS MODEL 对部分蛋白进行三维结构建模，并通过 SAVESv6.0 进行质量验证，经 YASARA 进行能量最小化处理，再借助 InterPro 预测功能域，PrankWeb 预测活性位点。从 IMPPAT 数据库获取柠檬草和北美乔松的化合物作为配体，以毒死蜱作为参考配体，通过 AutoDockTools 和 AutoDock Vina 进行蛋白质 - 配体对接，分析结合亲和力，并进行分组对接研究协同效应，最后利用 GROMACS 进行分子动力学模拟评估配体 - 蛋白相互作用的稳定性。
同源建模与质量评估
对 CEHs、AGI 和 ORs 蛋白进行同源建模，模板分别为斜纹夜蛾近缘种的相关蛋白，序列同一性较高。通过 Ramachandran 图分析验证模型质量，多数残基位于最适区域，表明模型可靠，可用于后续分析。
功能域、能量最小化与活性位点预测
通过 InterPro 分析各蛋白功能域，COX1 参与细胞呼吸能量生产，AGI 涉及碳水化合物代谢，ORs 属于 G 蛋白偶联受体调控生理行为，CEHs 参与解毒，CSPs 负责化学信号检测。能量最小化后各蛋白能量显著降低，活性位点预测为对接研究奠定基础。
蛋白质 - 配体对接
柠檬草中的 cynaroside（芹糖黄酮）、chamazulene（母菊天蓝烃）等化合物与斜纹夜蛾蛋白显示出较强结合亲和力，北美乔松中的 amentoflavone（阿曼托黄酮）、robustaflavone（罗布斯塔黄酮）等表现更佳，部分化合物结合亲和力优于毒死蜱。分组对接显示，柠檬草与北美乔松化合物组合具有协同效应，结合稳定性和多靶点抑制能力增强。
分子动力学模拟
模拟结果显示，与毒死蜱相比，柠檬草和北美乔松的化合物或组合在与各蛋白结合时，具有更低的均方根偏差（RMSD）和均方根波动（RMSF），表明结合更稳定，同时形成更强的相互作用能和更稳定的氢键，进一步验证了其结合优势。
研究表明，柠檬草和北美乔松精油中的活性化合物如 cynaroside、amentoflavone 等对斜纹夜蛾的 COX1、AGI、ORs 等关键蛋白具有较强的抑制潜力，结合亲和力和稳定性优于传统化学杀虫剂毒死蜱，且化合物组合表现出协同效应，可增强多靶点抑制效果。该研究为开发环保、高效的植物源生物杀虫剂提供了理论依据，有助于解决斜纹夜蛾的抗药性问题，减少化学杀虫剂的使用，推动可持续农业和生态友好型害虫管理策略的发展。未来需通过实验验证这些发现的田间效果，并评估其更广泛的生态影响。
