番木瓜叶植物化学物质Carpaine与Rutin的多配体同步对接研究揭示BCL-2和WWP1蛋白的多机制抗癌作用

本研究针对化疗耐药性和高剂量毒性问题，通过分子对接、多配体同步对接(MLSD)和分子动力学模拟，探究番木瓜叶提取物Carpaine(Car)与Rutin(Rut)对癌症关键蛋白BCL-2和WWP1的协同抑制作用。研究发现Car与Rut在BCL-2中呈现加和作用(-13.13±0.08 kcal/mol)，在WWP1中展现变构效应(-15.59±0.39 kcal/mol)，与Bortezomib联用更产生协同效应。该研究为开发天然多靶点抗癌药物提供了新思路。

　　

癌症治疗领域长期面临化疗耐药和药物毒性的双重挑战。随着肿瘤异质性研究的深入，靶向关键凋亡调控蛋白如BCL-2和泛素连接酶WWP1成为突破治疗瓶颈的新策略。BCL-2作为抗凋亡蛋白的"明星分子"，其过表达与乳腺癌、白血病等多种癌症的化疗抵抗密切相关；而WWP1通过泛素-蛋白酶体系统调控肿瘤抑制蛋白降解，在肿瘤发生发展中扮演关键角色。传统靶向药物如Venetoclax(BCL-2抑制剂)和Bortezomib(蛋白酶体抑制剂)虽取得一定疗效，但存在耐药突变和靶向性不足等问题。

在此背景下，来自Dayananda Sagar大学的研究团队将目光转向番木瓜叶中的两种植物化学物质——生物碱Carpaine(Car)和黄酮类化合物Rutin(Rut)。既往研究显示，Car能下调BCL-2表达并激活p53和caspase通路，而Rut可通过调节MAPK、PI3K/Akt等多条信号通路诱导凋亡。研究人员创新性地采用多配体同步对接(MLSD)技术，结合分子动力学(MD)模拟和MMPBSA(分子力学泊松-玻尔兹曼表面积)分析，系统评估了这两种天然化合物对BCL-2和WWP1的协同抑制作用。

研究采用的关键技术包括：从PDB数据库获取BCL-2(4IEH)和WWP1(6J1X)晶体结构并进行同源建模补全缺失残基；使用AutoDock Vina进行单配体、序列和MLSD三种对接模式；采用GROMACS 2021.2进行100 ns分子动力学模拟；通过MMPBSA计算结合自由能和残基分解能；利用SwissADME和ADMETlab 2.0进行药代动力学特性预测。

【BCL-2中的加和效应】
对接结果显示Car与Rut在BCL-2结合口袋内占据不同区域：Car通过范德华力与Gln50、Phe55等残基作用，Rut则形成氢键网络与Glu65、Val84等残基结合。MLSD获得-13.13±0.075 kcal/mol的结合能，显著优于单配体对接和Venetoclax(-10.37±0.493 kcal/mol)。分子动力学显示MLSD复合物的RMSD和回转半径(Rg)更稳定，结合自由能(-41.32 kcal/mol)也高于Venetoclax复合物(-32.52 kcal/mol)。这种"1+1>2"的加和效应源于两种配体互补性地覆盖了Venetoclax的全部相互作用位点。

【WWP1的变构调控】
在WWP1研究中发现有趣现象：单配体对接时Car与Rut均结合于H-site附近，而MLSD中Rut占据H-site(-15.59±0.39 kcal/mol)，Car则移位至Le-site形成变构效应。残基分解分析显示Tyr259、Pro477等关键残基在MLSD中贡献更高的结合自由能(-32.30 kcal/mol)。这种空间位阻诱导的变构调节为开发新型变构抑制剂提供了思路。

【与Bortezomib的协同作用】
研究还发现Rut与Bortezomib类似物联用时产生显著协同效应：MLSD结合能(-13.265±0.25 kcal/mol)超过两者单用之和，复合物中存在配体间氢键和π-烷基键。MD模拟显示虽然复合物RMSD波动较大，但80-100 ns达到平衡，且Rg值表明结构更紧密。这种协同作用可能源于Rut稳定了Bortezomib与WWP1的结合构象。

ADMET分析显示Car符合Lipinski规则且生物利用度评分0.55，但存在呼吸道毒性风险；Rut虽不符合"五规则"但肝毒性低于Venetoclax。研究者建议通过纳米化等剂型改造改善其生物药剂学分类系统(BCS)4类的特性。

该研究首次系统阐释了番木瓜叶提取物通过多靶点、多机制协同抗癌的作用模式：在BCL-2中产生空间互补的加和效应，在WWP1中诱导变构调控，与临床药物联用还能产生协同增效。这些发现不仅为理解植物化学物质的协同作用机制提供了新视角，更为开发低毒、高效的天然抗癌组合疗法奠定了理论基础。特别值得注意的是，研究中采用的MLSD方法能更真实地模拟生物体内多分子共存的复杂环境，为天然药物研究提供了新的技术路径。未来研究需通过体外实验验证这些计算发现，并探索纳米递送系统提高这些植物化学物质的靶向性和生物利用度。