Ciwujianoside E的计算机模拟表征：结构特征、溶剂化动力学与生态毒理学评估

本研究通过密度泛函理论(DFT)和量子分子拓扑(QTAIM)分析，系统表征了Ciwujianoside E(CIWUE)的构象特征、电子结构及氢键网络，结合分子对接和分子动力学模拟揭示了其与人类蛋白质、细胞膜及深共熔溶剂(DES)的相互作用机制，为开发低毒性Burkitt淋巴瘤疗法和绿色提取工艺提供了理论依据。

　　

在传统中药领域，刺五加（Acanthopanax senticosus）因其广泛的药理活性备受关注，其中三萜皂苷类化合物Ciwujianosides被认为是关键活性成分。这类分子独特的"两亲性"结构——疏水性三萜骨架与亲水性糖基的结合，赋予了它们多样的生物活性，但也带来了提取困难、结构易损等挑战。尤其值得注意的是，Ciwujianoside E(CIWUE)在抗Burkitt淋巴瘤方面展现出特殊潜力，但其复杂的分子拓扑结构和构象灵活性使得传统实验方法难以全面解析其作用机制。

西班牙布尔戈斯大学（University of Burgos）的研究团队采用多尺度计算模拟策略，对CIWUE进行了系统研究。通过密度泛函理论(DFT)和量子分子中的原子理论(QTAIM)揭示了8种稳定构象的电子结构特征；结合COSMO-RS模型预测了环境行为；采用分子对接评估了与98种人类蛋白质的相互作用；并创新性地探索了深共熔溶剂(DES)提取的可行性。相关成果发表在《Computational and Structural Biotechnology Journal》上。

研究主要采用四大技术方法：(1)基于PB86/def-TZVP的DFT计算进行构象搜索和电子结构分析；(2)AutoDock Vina对97种人类蛋白和ENO1进行分子对接；(3)COSMOperm方法模拟四种磷脂双分子层的渗透行为；(4)COMPASS III力场的分子动力学(MD)模拟解析水和LIN:PIP DES中的溶剂化机制。

【CIWUE分子性质与构象】
DFT计算发现CIWUE存在8种构象，其中4种在室温下占主导（CIWUE_1占65.56%）。NCI分析显示低能构象通过优化的氢键网络和范德华力维持稳定，而QTAIM揭示了电子密度分布与构象稳定性的关联。值得注意的是，尽管构象间偶极矩差异显著（0.67-7.80 D），但电子态密度(DOS)和前沿分子轨道保持高度一致，表明构象变化主要影响电荷空间分布而非本征电子结构。

【可持续性与安全性】
COSMOtherm预测显示CIWUE具有极低挥发性（蒸气压<10^-19 Pa）和水溶性（~10^-5 mg/L），log P值3.47-3.88提示潜在生物累积风险。分子对接发现其与Butyrylcholinesterase(2pm8)结合能达-11.09 kcal/mol，而与Ubiquitin(1ubq)仅-6.31 kcal/mol，显示选择性相互作用特征。特别重要的是，研究证实CIWUE能有效结合ENO1活性位点，通过阻断ENO1-纤溶酶原相互作用抑制Burkitt淋巴瘤细胞增殖。

【NADES提取潜力】
筛选4180种NADES组合发现，含Piperitone(PIP)/Linalool(LIN)的体系表现最佳（lnγ=-5.073）。然而MD模拟揭示CIWUE在各类溶剂中均存在显著自聚集倾向，其O5-O8位点形成稳定的分子间氢键网络（平均11.0±2.1个键/分子），这解释了实验观察到的低溶解度现象。

【溶剂化动力学】
空间分布函数(SDF)显示水分子在CIWUE周围形成对称溶剂化层，而LIN:PIP DES中溶质-溶剂作用更具选择性，LIN的氢键贡献(5.6±2.1)显著高于PIP(0.5±0.7)。值得注意的是，尽管DES环境粘度更高（分子速度~54.2 pm·ps^-1 vs 水的87.5 pm·ps^-1），但其破坏CIWUE自聚集的能力有限，提示需更高温度或辅助手段提升提取效率。

这项研究首次从原子尺度阐明了CIWUE的构效关系，不仅为开发靶向ENO1的抗淋巴瘤药物提供了理论依据，也为优化绿色提取工艺指明了方向。发现的构象依赖性偶极矩变化和保守的电子结构特征，为理解复杂天然产物的多功能性提供了新视角。尽管环境持久性评估提示需要谨慎使用，但通过合理设计DES组分（如增加LIN比例）或可突破当前提取瓶颈，推动这类生物活性分子的实际应用。