昆虫毒液抗菌肽毒性预测：多组分与真实哺乳动物膜模型的分子动力学比较研究

《The Journal of Membrane Biology》：Predicting Toxicity of Insect Venom-Derived Antimicrobial Peptides Using MD Simulations: A Comparative Study of Multi-Component and Realistic Mammalian Membrane Models

本研究针对昆虫毒液来源抗菌肽（AMPs）的哺乳动物细胞毒性制约其临床应用的问题，通过开展分子动力学（MD）模拟研究，比较了多组分与真实哺乳动物膜模型在预测毒性方面的效能。研究人员对30种肽进行了总时长25 μs的模拟，发现基于真实膜模型的肽RMSD分析可90%准确区分毒性，为加速安全抗菌疗法开发提供了新策略。

　　

昆虫毒液来源的抗菌肽（Antimicrobial Peptides, AMPs）虽然展现出巨大的治疗潜力，但其应用受到哺乳动物细胞毒性的限制。尽管毒性检测方法快速且通量高，但由于需要合成、纯化和测试肽库，大规模筛选仍然耗费资源。作为替代方案，利用哺乳动物膜模型进行分子动力学（Molecular Dynamics, MD）模拟，为初步毒性预测提供了一种高效且可靠的方法。

为了评估最佳模型，研究人员针对来自五个不同昆虫AMP家族（即anoplin、polybia、halictine、hyline和macropin）的16种有毒和14种无毒AMP类似物，评估了两种具有不同脂质组成的哺乳动物膜系统。本研究总共生成了25微秒（μs）的MD模拟时间。对每种肽进行500纳秒（ns）的MD轨迹分析显示，有毒和无毒AMP在结构稳定性和膜通透性方面存在显著差异，这与实验结果一致。在模拟的最后100 ns期间，肽的均方根偏差（Root Mean Square Deviation, RMSD）在使用真实膜模型时，能够以90%的准确度成功区分有毒和无毒AMP。而文献中广泛引用的多组分哺乳动物膜模型未能有效预测哺乳动物毒性。这些发现强调了MD模拟在预测毒液来源AMP毒性方面的有效性，从而为加速开发更安全的抗菌疗法开辟了途径。