天然植物化合物抑制猴痘病毒半胱氨酸蛋白酶的计算机模拟研究及其抗病毒潜力

这篇综述通过虚拟筛选、分子对接和分子动力学模拟等计算生物学方法，系统评估了569种植物源化合物对猴痘病毒(MPXV)关键靶点半胱氨酸蛋白酶(I7L)的抑制作用。研究发现Unii-CQ2F5O6yiy等四种化合物具有显著结合活性(对接得分-9.5至-7.4 kcal/mol)，其中Unii-CQ2F5O6yiy展现最优异的RMSD(<3 ?)和MM/GBSA结合自由能(-53.02±7.9 kcal/mol)，为开发新型抗MPXV药物提供了重要候选分子。

　　

猴痘病毒(MPXV)的威胁与治疗挑战
猴痘病毒作为正痘病毒属成员，其双链DNA基因组编码的I7L半胱氨酸蛋白酶在病毒生命周期中发挥关键作用。该酶通过切割前体多聚蛋白为功能性蛋白，参与病毒颗粒组装，同时能降解宿主免疫蛋白如细胞因子和趋化因子。2022年全球疫情爆发期间，虽然FDA紧急批准了JYNNEOS疫苗和tecovirimat等药物，但针对I7L蛋白的特异性抑制剂仍属空白。

计算生物学驱动的药物发现
研究团队采用AlphaFold Colab v2.1.0预测了I7L蛋白酶的三维结构，经Ramachandran图验证显示93.9%残基位于最有利区域。通过100ns分子动力学(MD)模拟获得稳定构象后，利用CASTp确定活性口袋(体积557.529 ?³)，该位点包含特征性W-HW-Q-C核心基序及催化二联体Cys³²⁸-His²⁴¹。

从传统药用植物中筛选潜在抑制剂
选取具有抗病毒活性的五种植物（柠檬香蜂草、圣罗勒、野薄荷、胡椒薄荷和广藿香），从IMPPAT数据库获取2,531个化合物，去重后建立569种 phytochemicals 的筛选库。通过MTiOpenScreen虚拟筛选获得75个先导化合物，其中Unii-CQ2F5O6yiy、丹酚酸、山奈酚和鼠李柠檬素表现出优于对照化合物TTP-6171的对接分数。

分子相互作用的精细解析
AutoDock Vina 对接显示Unii-CQ2F5O6yiy与Lys²⁴³、Thr²⁹⁴等形成6个氢键，而对照TTP-6171仅形成3个氢键。250ns MD模拟揭示：

• Unii-CQ2F5O6yiy复合物RMSD稳定在3?内
• 山奈酚与Tyr²³⁸、Ile²⁶³形成持久氢键
• 丹酚酸虽显示较高RMSF(8?)，但仍保持活性位点结合
  MM/GBSA计算证实Unii-CQ2F5O6yiy结合自由能(-53.02 kcal/mol)显著优于对照(-44.06 kcal/mol)。

从计算机到临床的转化潜力
ADME分析显示山奈酚和鼠李柠檬素符合Lipinski五规则，生物利用度评分0.55。值得注意的是：

1. Unii-CQ2F5O6yiy虽违反部分类药规则，但其与HIV蛋白酶抑制剂的相似性提示改造潜力
2. 所有化合物均无血脑屏障渗透性，可能减少中枢副作用
3. 山奈酚作为已知黄酮类化合物，已有良好安全性数据

该研究首次系统揭示植物源化合物靶向MPXV蛋白酶的分子机制，为开发低成本抗猴痘药物奠定基础。特别是Unii-CQ2F5O6yiy展现的亚纳米级结合稳定性，使其成为极具前景的候选分子，后续需通过体外酶活实验和动物模型验证其抗病毒效力。