靶向果蝇Na+ ,K+ -ATPase的新型杀虫剂研发：计算与实验联用策略

为解决传统杀虫剂面临的抗药性、环境毒性等问题，中国农业大学研究人员以果蝇Na+ ,K+ -ATPase（NKA）为靶点，通过同源建模、虚拟筛选和分子动力学模拟，发现化合物1/2/4具有显著延迟毒性效应，为新型高效低毒杀虫剂开发提供新思路。

　　

农业害虫防治正面临严峻挑战。联合国粮农组织数据显示，全球每年因虫害造成的作物损失高达40%，经济损失达700亿美元。传统杀虫剂虽短期有效，却引发抗药性、环境污染和作物药害三重危机。以果蝇为代表的害虫不仅直接啃食果实，其强大繁殖力更对农产品安全构成持续威胁。面对这一困局，中国农业大学的研究团队将目光投向了一种名为Na⁺
,K⁺
-ATPase（NKA）的关键膜蛋白——这种负责维持细胞膜电位的离子泵，此前已被证实是强心苷类物质的作用靶点，在螨虫防治中展现过杀虫潜力。

研究人员创新性地采用计算与实验相结合的策略，首先通过SWISS-MODEL服务器构建果蝇NKA的三维结构模型，序列比对显示其与模板蛋白相似度达76.64%，关键ouabain结合位点的相似性更高达85.51%。借助分子对接技术从ChemBridge数据库中初筛出14个候选化合物后，进一步运用分子动力学模拟和结合自由能计算揭示：化合物1和2与NKA的结合能（-9.0 kcal/mol以上）媲美已知抑制剂，关键相互作用涉及氢键和疏水作用力。令人振奋的是，生物活性实验证实化合物4展现出比经典抑制剂ouabain更显著的延迟毒性效应，为新型杀虫剂设计提供了重要先导化合物。

关键技术方法包括：基于NCBI数据库获取果蝇NKA序列（Q24046.2/NP_732572.1）；采用SWISS-MODEL进行同源建模；使用分子对接筛选ChemBridge数据库；通过分子动力学模拟分析结合稳定性；运用MM-PBSA方法计算结合自由能；以成年果蝇为实验对象进行生物活性验证。

【Homology modeling and model evaluation】
通过序列比对确认果蝇NKA与猪源NKA（PDB:4HYT）具有高度保守性，构建的模型经多项验证指标显示可靠，特别是ouabain结合口袋区域的精确建模为后续筛选奠定基础。

【Conclusion】
研究不仅证实NKA作为杀虫靶标的可行性，更发现非强心苷类化合物4的独特延迟毒性效应。这种通过破坏离子平衡导致害虫渐进死亡的机制，为开发规避现有抗药性的新型杀虫剂提供了理论依据。

该成果的意义在于：首次系统评估果蝇NKA的结构特征；建立计算筛选与实验验证联用的杀虫剂开发范式；发现强心苷替代化合物的新作用模式。正如作者在讨论中指出，针对NKA不同亚型的选择性调控，可能成为解决杀虫剂非靶标毒性的突破口。这项发表在《Journal of Molecular Graphics and Modelling》的研究，为农业害虫防治提供了兼具创新性和实用性的解决方案。