牛短暂热病毒α1蛋白的计算机模拟表征：作为潜在病毒孔道的预测建模与分子动力学研究

本研究针对牛短暂热病毒(BEFV)缺乏特异性抗病毒药物的现状，通过计算机模拟技术首次解析了其α1蛋白的三维结构及五聚体孔道形成机制。研究人员采用分子建模、分子对接和500纳秒分子动力学(MD)模拟，证实α1具有典型病毒孔道(viroporin)特征，为开发靶向BEFV的新型抗病毒策略提供了重要理论依据。

　　

牛短暂热（Bovine Ephemeral Fever, BEF）是由节肢动物传播的急性发热性疾病，主要感染牛和水牛，其病原体牛短暂热病毒（BEFV）属于弹状病毒科(Rhabdoviridae) ephemerovirus属。尽管死亡率通常低于1%，但发病率可接近100%，导致产奶量下降、贸易限制和动物健康恶化等重大经济损失。目前疫苗保护效果有限，且尚无特异性抗病毒药物，主要依赖非甾体抗炎药(NSAIDs)和钙镁补充剂进行支持治疗。

病毒孔道(Viroporin)是一类病毒编码的小型疏水跨膜蛋白，通过形成离子通道破坏宿主细胞膜完整性，在病毒入侵、复制和释放过程中发挥关键作用，已成为抗病毒药物开发的重要靶点。BEFV编码的α1蛋白具有单次跨膜结构域特征，前期研究提示其可能具有病毒孔道特性，但具体结构和功能机制尚不明确。

为解析这一科学问题，研究人员首次采用计算机模拟方法对BEFV α1蛋白进行系统研究。通过生物信息学分析、蛋白质建模和分子动力学模拟等技术，成功预测了α1蛋白的三维结构和潜在的寡聚化状态。研究结果显示，α1蛋白可形成稳定的五聚体孔道结构，在500纳秒的分子动力学模拟中保持结构稳定性，其跨膜域与HIV-Vpu病毒孔道具有显著结构相似性。这些发现不仅揭示了α1蛋白作为病毒孔道的分子基础，也为后续开发靶向BEFV的抗病毒药物提供了重要理论依据。

关键技术方法包括：1)从NCBI数据库获取印度BEFV分离株α1蛋白序列(QOU09206.1)；2)使用InterPro、ProtParam等工具进行理化性质分析和结构域预测；3)采用trRosetta服务器进行从头建模；4)通过GalaxyWEB预测五聚体结构；5)利用CHARMM-GUI构建膜蛋白复合物；6)使用GROMACS 2022.3进行500纳秒分子动力学模拟。

研究结果：

1. 序列分析与结构域鉴定：BEFV α1蛋白含三个结构域（非胞质区1-36、跨膜区37-56和胞质区57-88），跨膜区具有典型疏水性，预测形成钾离子通道。

2. 蛋白质建模与验证：成功构建全长和跨膜域α-螺旋结构模型，Ramachandran图显示>90%残基位于最适区域。

3. 分子对接与寡聚化：预测α1形成五聚体孔道结构，单体间存在氢键和疏水相互作用，与HIV-Vpu结构相似(RMSD 0.79?)。

4. 膜蛋白复合物与分子动力学模拟：DPPC脂质双层中嵌入的α1五聚体在500纳秒模拟中保持稳定，RMSD波动仅0.25?，半径回转(Rg)维持在1.8-1.9nm。

讨论与结论：
本研究首次通过计算机模拟揭示了BEFV α1蛋白的病毒孔道特性，其五聚体结构在脂质环境中表现出的稳定性支持了其作为功能性离子通道的假设。与HIV-Vpu等已知病毒孔道的结构相似性进一步强化了这一结论。这些发现填补了BEFV附属蛋白功能研究的空白，为理解病毒致病机制提供了新视角。更重要的是，α1蛋白作为保守的病毒特异性靶点，其结构解析为开发新型抗BEFV药物奠定了基础，未来可通过虚拟筛选或药物重定位策略寻找靶向该孔道的抑制剂。该研究发表在《Computational and Structural Biotechnology Reports》，为后续实验验证和抗病毒开发提供了重要理论框架。