基于分子对接与动力学模拟的天然化合物靶向抑制EV-D68 3C蛋白酶的计算发现研究

本期推荐：研究者针对无特效药的EV-D68病毒，通过分子对接、药代动力学预测和100ns分子动力学模拟，发现Withaferin-A与Baicalin能以-10.7/-9.5 kcal/mol高亲和力结合3C蛋白酶活性位点，MMGBSA自由能计算显示稳定结合，为开发抗EV-D68天然药物提供新策略。

　　在全球范围内，Enterovirus D68（EV-D68）已成为威胁儿童健康的重大病原体，其引发的急性弛缓性脊髓炎（AFM）和严重呼吸道感染尚无FDA批准的特效药。该病毒通过3C蛋白酶（3C^pro）切割病毒多聚蛋白实现复制，这一关键靶点的结构保守性和明确活性口袋使其成为药物开发的理想目标。来自沙特阿拉伯Al-Baha大学的研究团队采用计算生物学方法，从天然化合物库中筛选出具有临床潜力的抑制剂。

研究采用多层级计算策略：首先从PDB获取3C蛋白酶晶体结构（5QGY），通过SwissADME和admetSAR评估化合物类药性；接着用AutoDock Vina进行分子对接，筛选出Withaferin-A（CID:265237）和Baicalin（CID:64982）两个先导化合物；最后进行100ns分子动力学（MD）模拟验证复合物稳定性，并延伸至200ns验证Baicalin的持久结合。关键实验技术包括：X射线衍射解析的2.0?分辨率蛋白结构预处理、基于OPLS3e力场的TIP3P水模型体系构建、RMSD/RMSF轨迹分析以及MMGBSA自由能计算。

研究结果显示：1）药代动力学特性上，Withaferin-A和Baicalin均符合Lipinski五规则，口服生物利用度分别达85.3%和26.2%，且无肝毒性风险；2）分子对接中二者展现卓越结合能（-10.7/-9.5 kcal/mol），关键结合残基涉及ASN547（氢键）和PHE479（π-π堆积）；3）MD模拟证实复合物RMSD稳定在1.5-3.0?，结合口袋残基波动值（RMSF）低于1.0?；4）MMGBSA计算揭示Withaferin-A总结合自由能达-77.98 kcal/mol，显著优于临床阶段抑制剂Rupintrivir。

该研究首次系统论证了Withaferin-A通过LEU247-VAL499疏水核心和ASN547氢键网络稳定结合3C^pro的分子机制，其DG_bind值较已知抑制剂提高约30%。尽管Baicalin存在90ns短暂构象波动，但200ns再模拟证实其通过GLU235-ASP424极性相互作用维持稳定。这些发现为克服EV-D68对3D^RdRp靶向药物的耐药性提供了新思路，相关成果发表于《Scientific Reports》为后续实验验证和结构优化奠定了理论基础。