基于虚拟筛选技术鉴定菖蒲(Acorus calamus L.)活性成分作为猴痘病毒(MPXV)感染抑制剂的潜力研究

为应对猴痘病毒(MPXV)全球公共卫生威胁，研究人员通过计算机辅助药物设计(CADD)技术，对菖蒲(Acorus calamus L.)255种植物成分进行虚拟筛选，发现β-谷甾醇(β-Sitosterol)、芦丁素-2(Lucenin-2)等成分可特异性结合MPXV关键毒力蛋白(D8L/A48R/D13L/A42R)，结合能达-6.3至-9.2 kcal/mol，且符合Lipinski五规则和ADMET特性，为开发天然抗MPXV药物提供新策略。

　　

猴痘病毒(MPXV)作为《国际卫生条例》定义的公共卫生紧急事件，其Clade IIb毒株在2022年引发全球超过10万例感染。尽管FDA批准的特考韦瑞(Tecovirimat)和西多福韦(Cidofovir)可用于治疗，但存在肾毒性、临床数据不足等局限。MPXV通过D8L介导的宿主细胞附着、A48R参与的核苷酸代谢、D13L调控的病毒形态发生及A42R驱动的细胞间传播等关键蛋白完成感染周期，这些靶点成为药物研发的突破口。传统药用植物菖蒲(Acorus calamus L.)在阿育吠陀医学中用于抗炎抗感染，其含有的黄酮类、萜类等成分具有广谱生物活性，但抗MPXV潜力尚未系统探索。

为发掘天然抗MPXV先导化合物，研究人员采用计算机辅助药物设计(CADD)技术体系：首先从RCSB数据库获取MPXV四种关键蛋白(PDB ID:4E9O/2V54/6BED/4QWO)的三维结构，使用Discovery Studio 2024进行蛋白预处理；通过IMPPAT 2.0数据库收集菖蒲255种植物成分，从PubChem下载其3D结构；运用PyRx 0.8软件进行分子对接虚拟筛选，设置网格盒参数覆盖活性位点，以Autodock Vina计算结合能；采用SwissADME和pkCSM服务器预测药代动力学特性，评估Lipinski五规则、Veber规则等指标。

3.1 菖蒲植物成分与MPXV靶标的高亲和力结合
针对D8L蛋白的筛选显示，β-谷甾醇(β-Sitosterol)以-7.6 kcal/mol结合能位居首位，通过THR173/ARG44等18个氨基酸形成疏水相互作用。芦丁素-2(Lucenin-2)和山奈酚(Galangin)分别以-7.1和-6.9 kcal/mol结合，关键结合位点ASN175与对照药Diosmin(-8.5 kcal/mol)重叠。A48R靶点筛选中，姜烯(Zingiberene)以-8.6 kcal/mol结合能优于对照药Cinacalcet(-9.5 kcal/mol)，通过PHE68/ARG93等形成π-阳离子相互作用。D13L蛋白与芦丁素-2的复合物结合能达-9.2 kcal/mol，涉及ASN185/PRO426等氢键网络。A42R靶点中β-谷甾醇(-8.8 kcal/mol)通过TYR118/ARG119等残基形成稳定复合物，优于对照药米托蒽醌(-7.4 kcal/mol)。

3.2 药物特性分析
所有先导化合物均符合Lipinski五规则，分子量<500 Da且logP<5。山奈酚(Galangin)作为唯一能同时靶向四种蛋白的成分，口服生物利用度达55%。ADMET预测显示，除芦丁素-2肠道吸收率仅3.38%外，其余成分吸收率>92%，且无AMES毒性或hERG抑制风险。CYP450代谢分析表明β-谷甾醇不抑制主要亚型，降低药物相互作用风险。

3.3 多靶点协同作用机制
研究发现山奈酚(Galangin)、查耳酮(Chalcone)等可同时抑制多个MPXV生命周期关键蛋白。如山奈酚与D8L(-6.9 kcal/mol)、A48R(-8.5 kcal/mol)、D13L(-8.7 kcal/mol)和A42R(-7.4 kcal/mol)均能高效结合，提示其可能通过阻断病毒入侵、复制和扩散等多环节发挥协同抗病毒效应。

该研究首次系统阐明菖蒲活性成分抗MPXV的分子机制，发现β-谷甾醇、芦丁素-2等天然化合物可通过特异性结合病毒关键蛋白发挥抑制作用，且具有优于现有药物的安全性和多靶点特性。研究采用的计算机虚拟筛选策略显著提高药物发现效率，为后续体内实验提供优先候选分子。特别值得注意的是，山奈酚作为可同时靶向MPXV四种关键蛋白的广谱抑制剂，其"一药多靶"特性为开发抗病毒鸡尾酒疗法提供新思路。这些发现不仅为应对当前MPXV疫情提供潜在治疗选择，也为其他新发病毒病的植物药研发建立方法学范式。