编辑推荐:
猴痘病毒(MPXV)引发全球多地区爆发,危害严重且缺乏通用疫苗。研究人员开展 “虚拟靶向痘苗病毒蛋白,重新利用三萜类化合物抗击猴痘感染” 的研究,发现积雪草酸(MDA)和山楂酸(MSA)与病毒蛋白结合效果佳,有望开发成抗 MPXV 药物。
猴痘,这个名字听起来有些陌生却又让人胆寒的疾病,近年来成为全球公共卫生领域的一大挑战。猴痘病毒(MPXV)引发的多地区爆发,迅速在全球范围内蔓延开来,让人们陷入了担忧之中。它是一种人畜共患病毒,可通过直接接触感染动物的血液、体液或皮肤、黏膜损伤处传播。自 1970 年在刚果民主共和国首次被发现以来,已在多个国家出现,世界卫生组织(WHO)也将其列为国际关注的突发公共卫生事件。
目前,应对猴痘的一大难题是缺乏针对大众的特定疫苗。曾经用于预防天花的疫苗虽对猴痘有一定保护作用,但随着天花的根除,第一代天花疫苗已停产,如今难以获取。而研发新疫苗不仅耗时漫长,还需要巨额资金投入,许多国家难以承受。在这样的困境下,寻找一种成本效益高、能快速发挥作用的应对方法迫在眉睫。
在众多潜在的解决方案中,植物化学物重新利用成为了研究人员关注的焦点。三萜类化合物作为一类具有多种治疗潜力的天然化合物,引起了研究人员浓厚的兴趣。此前已有研究表明,三萜类化合物对多种病毒病原体具有抗病毒特性,但针对猴痘病毒的研究却少之又少。为了填补这一空白,研究人员开展了 “虚拟靶向痘苗病毒蛋白,重新利用三萜类化合物抗击猴痘感染” 的研究。该研究成果发表在《Computational and Structural Biotechnology Reports》上。
研究人员主要运用了分子对接技术来开展研究。他们从 PubChem 数据库获取了积雪草酸(MDA)、山楂酸(MSA)、积雪草酸(ASA)、桦木醇(Bet)、科罗索酸(CA)和羽扇豆醇(Lup)这六种三萜类化合物的三维分子结构,并将其转化为适合研究的格式;同时从蛋白质数据库(Protein Data Bank)获取痘苗病毒的 A26、D13 和 H3 这三种与猴痘病毒高度相似的蛋白结构 。通过分子对接,模拟三萜类化合物与病毒蛋白的结合情况,分析结合亲和力、氢键和其他相互作用,以此判断这些化合物对猴痘病毒的抑制潜力。
研究结果
- ASA 与病毒蛋白的相互作用:ASA 与 A26、D13 和 H3 病毒蛋白均有相互作用,结合亲和力分别为 - 30.1248kJ/mol、-36.4008kJ/mol 和 - 29.7064kJ/mol。与 A26 结合时通过精氨酸和脯氨酸形成两个氢键及其他多种相互作用;与 D13 结合形成 13 个疏水范德华接触和一个碳氢键等;与 H3 结合则通过多个氢键和疏水相互作用。
- MDA 与病毒蛋白的相互作用:MDA 与 A26 结合亲和力为 - 31.7984kJ/mol ,与 D13 结合亲和力高达 - 40.1664kJ/mol,与 H3 结合亲和力为 - 32.2168kJ/mol。MDA 与 D13 形成多个氢键,与 H3 通过两个氢键和七个疏水相互作用结合。
- MSA 与病毒蛋白的相互作用:MSA 与 A26 结合亲和力为 - 33.0536kJ/mol,与 D13 结合亲和力为 - 40.1664kJ/mol,与 H3 结合亲和力为 - 30.9616kJ/mol。MSA 与 A26、D13 和 H3 均通过氢键和多种非共价相互作用结合。
- Bet 与病毒蛋白的相互作用:Bet 与 A26 结合亲和力为 - 28.0328kJ/mol,与 D13 结合亲和力为 - 34.7272kJ/mol,与 H3 结合亲和力为 - 27.6144kJ/mol。与 D13 形成两个强共价氢键,与 H3 主要通过疏水相互作用结合。
- CA 与病毒蛋白的相互作用:CA 与 A26 结合亲和力为 - 29.7064kJ/mol,与 D13 结合亲和力为 - 38.0744kJ/mol,与 H3 结合亲和力为 - 30.1248kJ/mol。CA 与三种病毒蛋白结合均通过氢键和多种非共价疏水相互作用。
- Lup 与病毒蛋白的相互作用:Lup 与 A26 结合亲和力为 - 28.4512kJ/mol,与 D13 结合亲和力为 - 35.564kJ/mol,与 H3 结合亲和力为 - 28.8696kJ/mol。与 D13 形成一个稳定氢键,与 H3 通过一个氢键和多个疏水相互作用结合。
研究结论与讨论
综合分析这六种三萜类化合物与病毒蛋白的相互作用,积雪草酸(MDA)和山楂酸(MSA)表现最为突出。在与 A26 蛋白结合方面,MSA 的对接亲和力最高,MDA 次之;在与 D13 蛋白结合时,MDA 和 MSA 具有相同的高结合亲和力,且 MDA 形成的稳定氢键数量更多;对于 H3 蛋白,MDA 的结合亲和力最高,MSA 也表现出显著的结合能力。
A26 蛋白在病毒进入宿主细胞过程中起着关键作用,MDA 和 MSA 与 A26 的强结合可能阻碍病毒进入;D13 蛋白对病毒形态发生和组装至关重要,MDA 和 MSA 与 D13 的相互作用可能破坏稳定病毒膜的形成;H3 蛋白对病毒附着和侵入宿主细胞以及病毒生命周期的进展至关重要,MDA 和 MSA 与 H3 的结合有望阻止病毒附着到宿主细胞。因此,MDA 和 MSA 有潜力作为多靶点药物候选物,进一步研究和开发成成本效益高的抗猴痘病毒治疗剂。
这项研究首次探索了这六种三萜类化合物对猴痘病毒相关蛋白的抑制潜力,为抗击猴痘病毒感染提供了新的方向。虽然目前还处于初步研究阶段,但为后续的药物研发奠定了重要基础,未来有望通过进一步的实验和临床研究,将这些潜在的药物候选物转化为实际有效的治疗手段,为全球抗击猴痘疫情带来新的希望。