靶向耳念珠菌二氢叶酸还原酶的抗真菌新策略：辣木提取物的分子对接与活性综合分析

《Scientific Reports》：Comprehensive molecular docking and antifungal activity analysis of Moringa extracts targeting Candida auris dihydrofolate reductase (8CRH)

本研究针对多重耐药真菌耳念珠菌（Candida auris）的临床治疗难题，通过系统评估辣木（Moringa peregrina和Moringa oleifera）提取物的抗真菌活性及其作用机制。研究人员采用体外抑菌实验（ZI、MIC、MFC）、FTIR和GC-MS phytochemical analysis，结合分子对接和100 ns分子动力学模拟，发现辣木乙醇提取物中的维生素E（-86.6 kcal/mol）和豆甾醇（-83.5 kcal/mol）与C. auris DHFR（PDB:8CRH）具有高结合亲和力，且细胞毒性低（IC50≥120 μg/mL）。该研究为开发新型植物源抗真菌药物提供了理论依据。

　　

在全球公共卫生领域，一种名为耳念珠菌（Candida auris）的多重耐药真菌正悄然成为致命的威胁。自2009年首次被发现以来，这种病原体已在多个大洲引发医院内暴发，死亡率极高。其可怕之处在于对三大类主流抗真菌药物——唑类、棘白菌素和多烯类均表现出耐药性，世界卫生组织和美国疾病控制与预防中心已将其列为紧迫的公共卫生威胁。传统的抗真菌药物主要靶向真菌细胞膜上的麦角固醇合成或细胞壁合成途径，但耳念珠菌通过ERG11和FKS1基因突变、外排泵过表达以及生物膜形成等机制，轻松绕开这些防线。面对日益严峻的耐药形势，寻找新的作用靶点和治疗策略迫在眉睫。二氢叶酸还原酶（Dihydrofolate Reductase, DHFR）作为叶酸代谢和DNA合成的关键酶，成为一个颇具吸引力的新靶点，因其可能规避常见的耐药机制。与此同时，大自然宝库中的植物天然产物以其化学多样性和多靶点作用机制，一直是抗菌药物研发的重要源泉。在此背景下，研究人员将目光投向了具有悠久药用历史的辣木属植物——Moringa peregrina和Moringa oleifera。

为探究辣木提取物对抗多重耐药耳念珠菌的潜力，研究人员开展了一项综合性的研究，并发表于《Scientific Reports》。该研究团队来自沙特阿拉伯的多所大学，他们采用了一种结合体外实验与计算机模拟的多学科方法。关键技术方法包括：使用乙醇和水溶剂制备辣木叶提取物；通过抑菌圈实验、最小抑菌浓度和最小杀菌浓度测定评估其抗真菌活性；利用傅里叶变换红外光谱和气相色谱-质谱联用技术分析提取物的植物化学成分；采用MTT法检测提取物对哺乳动物MCF-7细胞的细胞毒性；并运用分子对接和长达100纳秒的分子动力学模拟，深入研究提取物中关键生物活性化合物与耳念珠菌DHFR靶蛋白（PDB: 8CRH）的相互作用模式。

植物材料提取与 phytochemical characterization

研究人员从沙特阿拉伯瓦迪达瓦西尔地区采集了M. peregrina叶片，并从当地市场获取M. oleifera叶片。经过清洗、阴干和粉碎后，分别用乙醇和蒸馏水进行提取。FTIR分析揭示了提取物中丰富的官能团，如羟基（O-H）、羰基（C=O）和C-O键，证实了醇类、酯类、酚类和羧酸的存在。

GC-MS分析进一步鉴定了主要的生物活性成分，包括β-谷甾醇、豆甾醇、二氢黄质和维生素E衍生物，这些成分被认为与抗菌活性密切相关。

MTT test results

细胞毒性试验表明，辣木提取物在抗真菌浓度下对MCF-7细胞的毒性较低，24小时孵育后的IC₅₀值均高于120 μg/mL，显示出良好的生物安全性。

Interaction analysis of Candida spp. protein:in-silico study

分子对接结果显示，从辣木中鉴定出的植物化合物与8CRH蛋白的结合亲和力显著高于常规抗真菌药氟康唑。维生素E的MM/GBSA结合自由能低至-86.67 kcal/mol，豆甾醇为-83.55 kcal/mol，远优于氟康唑的-27.28 kcal/mol。相互作用分析表明，这些化合物主要通过疏水作用和范德华力与靶蛋白结合。

MD simulation study

为验证对接结果的可靠性，研究人员进行了200纳秒的分子动力学模拟。RMSD（均方根偏差）和RMSF（均方根涨落）分析表明，维生素E、豆甾醇等化合物与8CRH蛋白形成的复合物在整个模拟过程中结构稳定，波动范围小（约2.0-2.6 ?），结合模式可靠。

对配体性质的分析（如回转半径rGyr、分子表面积MolSA、溶剂可及表面积SASA和极性表面积PSA）进一步证实了复合物的稳定性。接触频率热图和残基交叉相关动力学分析揭示了配体与蛋白关键残基（如GLU 32、MET 33、PHE 36）之间持久且特异的相互作用。

The antimicrobial activity

体外抗真菌实验是验证计算预测的关键。结果表明，辣木乙醇提取物对耳念珠菌的抑制效果最佳，抑菌圈直径达16-16.5毫米，最小抑菌浓度为0.5-0.7 mg/mL。相比之下，水提取物的活性较弱。值得注意的是，耳念珠菌对所有测试的商业化抗真菌药物均表现出高度耐药，例如对氟康唑的MIC≥256 μg/mL，对棘白菌素类（卡泊芬净、米卡芬净）≥8 μg/mL，这凸显了开发新药的紧迫性以及辣木提取物的潜在价值。

综上所述，本研究通过严谨的实验设计和多层次的分析，证实了辣木（Moringa peregrina和Moringa oleifera）提取物，特别是其乙醇提取部分，对抗多重耐药的耳念珠菌具有显著的抑制活性。其作用机制可能与提取物中的主要生物活性成分（如维生素E、豆甾醇、β-谷甾醇）高效靶向并结合耳念珠菌的二氢叶酸还原酶（DHFR）有关，从而可能干扰其叶酸代谢和DNA合成。分子对接和分子动力学模拟为这种相互作用提供了坚实的理论依据，显示出高结合亲和力和稳定的复合物结构。此外，细胞毒性实验表明这些提取物在有效抗真菌浓度下对哺乳动物细胞相对安全。这项研究的重大意义在于，它不仅发现了一种有前景的天然抗真菌候选物，更重要的是提出并验证了DHFR作为一个对抗耐药耳念珠菌的新颖靶点。这为克服现有抗真菌药物的耐药性问题开辟了一条新的途径。当然，该研究也存在一些局限性，例如使用的仍是粗提物，未来需要通过生物活性指导下的分离纯化来鉴定单一活性分子，并进一步开展体内药效学、毒理学以及与传统药物的协同作用研究。尽管如此，这项由Maha S.I. Wizrah、Rasha Elsayim等研究人员完成的工作，为开发基于辣木植物化学成分的新型、低毒抗真菌药物奠定了坚实的基础，为解决全球性的耐药真菌感染挑战提供了充满希望的植物源解决方案。