基于FDA批准药物和天然化合物的登革病毒2型和3型RNA依赖RNA聚合酶抑制剂筛选与机制研究

本研究针对登革病毒（DENV）缺乏特效治疗药物的现状，通过计算机辅助药物设计筛选FDA批准药物和天然化合物库，发现氯噻酮（chlorthalidone）、伐地考昔（valdecoxib）和ZINC14824819等化合物可特异性结合DENV-2 RdRp，恩格列净（empagliflozin）、奈他舒地尔（netarsudil）和ZINC13375652则靶向DENV-3 RdRp。研究结合分子对接、分子动力学模拟和ADMET预测，为登革热治疗提供了安全有效的新型候选药物，相关成果发表于《Scientific Reports》。

　　

登革热作为由蚊媒传播的全球性传染病，其病原体登革病毒（Dengue virus, DENV）可引发从轻度发热到致命性登革休克综合征的广泛临床症状。尽管全球约30亿人面临感染风险，但美国食品药品监督管理局（FDA）迄今未批准任何特异性治疗药物，仅能缓解症状。这一严峻现状促使研究者将目光投向药物重定位（drug repurposing）策略——通过挖掘已获批药物的新用途，大幅缩短研发周期开发成本。

在此背景下，伊朗布什尔医科大学、美国乔治亚州立大学与伊朗塞姆南医科大学的研究团队聚焦DENV非结构蛋白NS5中的RNA依赖酶（RdRp）结构域。该靶点因其在病毒基因组复制中的核心作用且高度保守的特性，成为抗DENV药物开发的理想靶标。研究人员通过多学科交叉方法，成功鉴定出可特异性抑制DENV-2和DENV-3 RdRp的小分子化合物，相关成果发表在《Scientific Reports》期刊。

研究团队采用生物信息学与计算生物学相结合的技术路线：首先从PDB数据库获取DENV-2（PDB ID: 6IZX）和DENV-3（PDB ID: 6IZZ）的RdRp晶体结构；随后利用DrugBank和ZINC12数据库构建包含2100种FDA批准药物和84215种天然化合物的筛选库；通过Smina分子对接程序进行虚拟筛选；采用pkCSM服务器预测药代动力学特性，OSIRIS Data Warrior评估理化性质；最后运用GROMACS 2022软件进行100 ns分子动力学（MD）模拟验证复合物稳定性。

识别RdRp结合位点
通过Discovery Studio分析发现，DENV-3 RdRp活性位点包含S763、R773等9个关键残基，而DENV-2 RdRp则涉及K756、Q760等8个特征性氨基酸。这些残基构成药物结合的分子口袋，为后续虚拟筛选提供结构基础。

分子对接研究
筛选结果显示：针对DENV-2 RdRp，降压药氯噻酮形成4个氢键（键长4-5?），抗炎药伐地考昔具有最短键长（3.43?），天然化合物ZINC14824819结合能达-11.3939 kcal/mol；对于DENV-3 RdRp，糖尿病药物恩格列净（-8.75267 kcal/mol）与青光眼药物奈他舒地尔分别通过5.46?和3.11?氢键与靶标结合。值得注意的是，囊性纤维化治疗药物鲁玛卡托（lumacaftor）对两种血清型RdRp均显示强结合活性，提示其可能具有广谱抑制潜力。

ADMET特性分析
DataWarrior软件评估显示所有候选化合物均无致突变、致瘤或生殖毒性。药代动力学预测表明，除ZINC01532028等3个化合物外，其余均能有效穿透Caco-2细胞（Log Papp>0.9），且皮肤渗透性（Log Kp<-2.5）和肠道吸收率（HIA>90%）俱佳。特别的是，ZINC14824819等5种天然产物可透过血脑屏障（LogPS>-2），为治疗DENV相关神经系统并发症提供可能。

分子动力学验证
100 ns模拟显示所有复合物均保持稳定：DENV-3复合物RMSD波动<0.2 nm，其中恩格列净-RdRp复合物形成最多氢键（平均4.22个）；DENV-2复合物中氯噻酮系统呈现最低RMSD值（0.228 nm）。主成分分析（PCA）证实复合物在构象空间中存在显著重叠，表明配体结合能稳定蛋白质动态行为。

结合自由能计算
MM/PBSA法显示奈他舒地尔-DENV-3 RdRp复合物结合自由能最低（-36.39 kcal/mol），范德华力贡献率达89.3%；而天然化合物ZINC14824819对DENV-2 RdRp表现出最强结合活性（-25.93 kcal/mol），其静电相互作用能达32.39 kcal/mol。

该研究通过系统性的计算机辅助药物发现流程，不仅证实了现有药物（如降糖药恩格列净）抗DENV的新机制，更发掘出ZINC13375652等具有开发潜力的天然先导化合物。特别值得关注的是，候选药物均满足Lipinski五规则（分子量<500 Da，LogP<5等），且多数已通过临床安全性验证，将显著加速后续转化研究进程。研究者建议优先开展氯噻酮和恩格列净的体外抗病毒实验，验证其对病毒复制的抑制效果。这项研究为应对登革热这一全球健康挑战提供了创新性解决方案，同时为其他虫媒病毒药物的开发建立了可借鉴的方法学框架。