基于比较蛋白质组学和结构生物学的泰勒虫治疗靶点解析及药物发现研究

本研究通过in silico 比较蛋白质组学分析，揭示了泰勒虫属（Theileria ）转化与非转化虫株的致病机制差异，鉴定出含PEST基序的分泌蛋白（Sfi I/SVSP/Tash-AT家族）为宿主细胞转化的关键效应分子。通过结构预测和虚拟筛选发现FDA批准药物阿托格泮（atogepant）和瑞美吉泮（rimegepant）可靶向Sfi Ip蛋白，分子动力学模拟证实其结合稳定性，为抗泰勒虫病药物研发提供新策略。

　　

泰勒虫病是由泰勒虫属（Theileria
）原虫引起的蜱传疾病，每年造成非洲近百万牛只死亡，给畜牧业带来巨大经济损失。其中转化型虫种（如T. annulata
和T. parva
）能诱导宿主淋巴细胞无限增殖，其机制长期未明。现有治疗药物如布帕伐醌（buparvaquone）因耐药性等问题效果受限，亟需揭示致病机制并开发新疗法。

为解析宿主细胞转化机制，研究人员开展了比较蛋白质组学和结构生物学研究。通过基因组分析发现转化虫种基因组更小（8.3-8.35 Mbp），GC含量更低（32.5-34.1%）。系统发育分析表明Babesia bovis
是所有泰勒虫的最后共同祖先。基因本体（GO）分析显示转化与非转化虫种在生物过程（BP）、分子功能（MF）上高度保守，但转化虫种特有含PEST（Pro-Glu-Ser-Thr）基序的分泌蛋白，主要分布于Sfi
I、SVSP和Tash-AT三个基因家族。这些蛋白含信号肽（29/33）、核定位信号（NLS，20/33）和跨膜螺旋（TM，9/33），提示其通过分泌进入宿主细胞调控信号通路。

研究采用Robetta预测了Sfi
I家族成员Sfi
Ip的三维结构（C-score=0.73），Ramachandran图显示86%残基位于优势区。通过CASTp和PrankWeb鉴定其配体结合口袋，对1984种FDA批准药物进行虚拟筛选，发现降钙素基因相关肽（CGRP）受体拮抗剂阿托格泮和瑞美吉泮结合能最高（-10.8 kcal/mol）。分子动力学模拟（100 ns）显示复合物RMSD稳定（0.69-0.95 nm），自由能景观（FEL）呈现单一能量最低点，MM/PBSA计算结合自由能分别为-63.720和-40.927 kJ/mol。

主要技术方法包括：1）基于NCBI数据的比较基因组学和OrthoFinder系统发育分析；2）Blast2GO和InterProScan功能注释；3）Robetta和ModLoop蛋白结构预测与优化；4）AutoDock Vina分子对接和虚拟筛选；5）GROMACS分子动力学模拟与MM/PBSA结合能计算。

3.1 转化型泰勒虫基因组特征
比较11种顶复门原虫发现，转化型泰勒虫基因组最小（8.3-8.35 Mbp），符合强毒力病原体基因组精简规律，GC含量（32.5-34.1%）显著低于非转化型虫种。

3.2 系统发育关系
B. bovis
被确定为泰勒虫属最后共同祖先，转化型（TA/TP）与非转化型（TO）形成独立进化分支，TE因缺乏宿主转化基因同源物成为外围物种。

3.3 功能保守性分析
GO分析显示三类虫种均富集有机物质代谢、基因表达等基本生理过程，但转化型虫种特有PEST基序蛋白（33个），可能通过快速降解调控宿主信号通路。

3.4 结构特征验证
Sfi
Ip含7个FAINT结构域和1个慢病毒Tat结构域，二级结构含14个β折叠和14个α螺旋。PROCHECK验证其86%残基位于拉氏图优势区，Z-score为-11.4。

3.8 药物筛选结果
从1984种FDA药物中筛选出20种高亲和力化合物（结合能≤-9.9 kcal/mol），其中阿托格泮与Trp751/Glu752/Thr754形成氢键，瑞美吉泮主要依赖疏水相互作用。

3.9 动态稳定性验证
复合物RMSF（0.35-0.36 nm）较apo蛋白（0.43 nm）更低，PCA显示配体结合使相空间压缩（协方差迹值从18.87降至9.98 nm²
），表明结合后构象更稳定。

该研究首次揭示PEST基序蛋白在泰勒虫宿主转化中的关键作用，并发现FDA已批准药物阿托格泮和瑞美吉泮可通过靶向Sfi
Ip发挥抗寄生虫效应。其意义在于：1）从分子层面阐明转化型泰勒虫的独特致病机制；2）为"老药新用"抗寄生虫策略提供范例；3）建立从基因组分析到药物设计的完整研究范式。未来需通过in vitro
实验验证这些药物对泰勒虫感染的抑制作用，并探索其与宿主免疫系统的互作机制。论文发表于《Journal of Genetic Engineering and Biotechnology》，为开发抗泰勒虫病特效药奠定理论基础。