基于网络药理学与分子对接的新型PCNA靶向抑制剂设计与抗耐药性研究

本研究针对PCNA靶向药物AOH1996易诱发L47V位点突变耐药的关键问题，创新性提出"结构偶联-功能协同"的双配体协作机制，通过羧基氨基化与酚羟基柔性链偶联策略构建了双活性中心分子AL-1（C30H35N2O11）和AL-3（C29H31NO11）。研究整合ESM-Fold突变建模、MM/GBSA结合能计算等技术，证实新化合物可通过构象熵补偿机制克服L47V突变导致的结合能损失（ΔΔG=2.4 kcal/mol），为多靶点抗肿瘤药物设计提供了新范式。

　　

在肿瘤治疗领域，增殖细胞核抗原（PCNA）作为维持基因组完整性的关键蛋白，已成为抗癌药物开发的重要靶点。然而目前唯一进入临床研究的PCNA抑制剂AOH1996面临严峻挑战：其特异性结合的PIP-box区域（残基126-133）易发生L47V位点突变，导致局部疏水腔重构使结合能降低，抗癌效果显著减弱。更棘手的是，传统单靶点优化策略难以兼顾结合亲和力与突变抗性之间的平衡。与此同时，天然多酚化合物表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）虽被证实可调控PCNA表达水平，但其低生物利用度限制了临床应用。如何突破单靶点药物的固有局限，构建兼具高亲和力与抗突变能力的创新药物，成为肿瘤靶向治疗亟待解决的科学难题。

为攻克这一难题，中国研究人员在《In Silico Research in Biomedicine》发表了一项突破性研究。该团队创新性地提出"结构偶联-功能协同"的双重抗耐药策略，通过系统分析AOH1996与EGCG的互补作用机制，采用柔性烷基链连接子将AOH1996的羧酸基团氨基化后与EGCG的酚羟基偶联，成功构建了双活性中心候选分子AL-1和AL-3。研究运用网络药理学解析多靶点机制，结合ESM-Fold突变建模、MM/GBSA结合能计算等前沿技术，建立了抗突变效能的定量预测模型。

研究采用多尺度计算生物学方法，首先通过SWISS Target Prediction和STRING数据库筛选EGCG的334个泛癌核心靶点，构建蛋白互作网络识别出MYC、PTEN等关键节点。利用ESM-Fold对PCNA L47V突变体进行结构预测，发现突变导致β2-β3环区疏水腔体积减少23%。分子对接显示AL-1的AOH1996模块与PIP-box区（Met40-Ile128）形成385?²的接触面，EGCG模块通过B环羟基与DNA聚合酶域（Arg61-Glu113）建立氢键网络，双锚定效应使结合自由能（ΔG=-6.1 kcal/mol）较单体提升36%。

在抗突变机制方面，100ns分子动力学模拟揭示AL-3通过乙二胺连接链的构象调整，使AOH1996模块与突变体Val47形成新型范德华接触（接触面积增加15%），补偿了L47V导致的结合能损失（Vina Score=-8.5 kcal/mol）。MM/PB(GB)SA计算发现Lys217（-2.5 kcal/mol）和Gln49（-2.0 kcal/mol）是PCNA结合热点残基，而突变体中Ile255（-2.5 kcal/mol）和Leu205（-2.0 kcal/mol）则发挥关键作用。

研究还通过网络药理学揭示候选分子可能通过PCNA-MYC-PTEN调控轴影响肿瘤代谢重编程，KEGG分析显示其显著富集于"DNA损伤应答"（P=1.2×10^-77）和"PD-L1/PD-1检查点通路"等关键通路。ADMET预测表明AL-1口服生物利用度评分＞0.55，LD₅₀达1200 mg/kg（III类低毒），显著优于EGCG单体。

这项研究开创性地建立了基于双配体协同靶向的PCNA抑制剂设计新范式，其重要意义体现在三个方面：首先，提出的"构象熵补偿"机制为克服点突变耐药提供了全新思路，AL-3通过柔性连接链诱导的适应性构象变化，成功将突变体结合能恢复至野生型水平（ΔΔG=0.5 kcal/mol）；其次，整合网络药理学与多尺度计算的方法学框架，为多靶点药物开发提供了可推广的技术路线；最后，发现的PCNA-MYC-PTEN调控轴拓展了肿瘤免疫代谢调控的理论认知。尽管仍需体外实验验证，该研究无疑为开发下一代抗结构耐药抗癌药物奠定了重要理论基础。