基于药物信息学方法探索惠普尔养障体MurE蛋白抑制剂及增溶制剂策略

本文通过药物信息学（pharmacoinformatics）方法筛选出三种潜在抑制惠普尔养障体（Tropheryma whipplei）MurE酶（UDP-N-acetylmuramyl-tripeptide synthetase）的天然化合物：麦角甾醇衍生物、[6]-姜烯二醇单乙酸酯和缬草三酯（Valtrate）。结合分子对接（AutoDock Vina/DiffDock）、100 ns分子动力学（MD）模拟和ADMET（吸收-分布-代谢-排泄-毒性）分析，证实其稳定结合特性，并通过环糊精（SBE-β-CD）复合策略改善水溶性，为克服抗生素耐药性提供新思路。

　　

1 引言

惠普尔养障体（Tropheryma whipplei）作为惠普尔病（Whipple's disease）的病原体，因难以体外培养和氟喹诺酮类抗生素耐药性导致治疗困境。该菌通过粪-口途径传播，感染后可在巨噬细胞内长期存活，引发多系统症状，包括腹泻、关节痛和神经系统病变。传统疗法如甲氧苄啶/磺胺甲噁唑（TMP-SMX）存在血脑屏障穿透性不足和耐药风险，亟需针对其核心基因组（core genome）开发新靶点药物。

2 材料与方法

2.1 数据检索与泛基因组分析

通过BV-BRC数据库获取19株T. whipplei基因组，使用BPGA工具（70%相似性阈值）鉴定749个核心基因和133-180个附属基因。功能富集分析显示，核心基因富集于细胞壁合成（如肽聚糖代谢通路），而独特基因（如Neuro14菌株的51个基因）可能与宿主适应性相关。

2.2 靶点筛选与结构验证

通过减法基因组学比对人类和肠道菌群蛋白组，筛选出37个潜在靶点，其中MurE（UDP-N-乙酰胞壁酰三肽合成酶）因在肽聚糖合成中的关键作用被选中。AlphaFold预测的MurE结构（pLDDT>90，Ramachandran favored 96.45%）显示高可信度，其活性口袋含保守的Lys128和Asp479等残基。

2.3 虚拟筛选

从1,000个阿育吠陀化合物中，AutoDock Vina筛选出结合能最低的三种配体：麦角甾醇衍生物（-9.1 kcal/mol）、[6]-姜烯二醇单乙酸酯（-8.6 kcal/mol）和缬草三酯（-7.9 kcal/mol）。DiffDock和GNINA重评分验证了结合模式一致性，其中麦角甾醇衍生物通过19个相互作用（如Ile152疏水结合、Arg352氢键）占据优势。

2.4 ADMET与增溶策略

SwissADME预测显示三者均存在低水溶性（LogS<-4），但肠道吸收率>89%。缬草三酯因AMES毒性（致突变性阳性）受限，而[6]-姜烯二醇单乙酸酯无肝毒性。AI驱动的环糊精复合评估表明，磺丁基醚-β-环糊精（SBE-β-CD）可显著提升溶解度（ΔG<-30 kJ/mol）。

2.5 分子动力学模拟

100 ns MD显示三者复合物均保持稳定（RMSD<0.5 nm），其中缬草三酯的MM/PBSA结合自由能最低（-45.2 kcal/mol），主要贡献来自范德华力。氢键分析表明[6]-姜烯二醇单乙酸酯与His368形成持久相互作用，而主成分分析（PCA）证实复合物构象波动处于生理可接受范围。

3 结果与讨论

3.1 靶点特性与进化保守性

MurE在T. whipplei核心基因组中高度保守，其催化机制依赖ATP激活羧基，特异性插入meso-二氨基庚二酸（m-A2pm）至肽聚糖前体。与人类蛋白组的低同源性使其成为理想抗菌靶点。

3.2 先导化合物优势与局限

[6]-姜烯二醇单乙酸酯（源自姜Zingiber officinale）兼具抗炎和抗菌潜力，而缬草三酯虽显示Stat3信号抑制活性，但需结构优化以规避遗传毒性。麦角甾醇衍生物的广谱作用可能引发脱靶效应，需进一步选择性修饰。

3.3 制剂与临床转化潜力

SBE-β-CD复合物可突破生物利用度瓶颈，PBPK模型预测肝硬化患者中[6]-姜烯二醇单乙酸酯的AUC(0-inf)仅降低12%，提示临床适用性。

4 结论

本研究首次系统评估阿育吠陀化合物对T. whipplei MurE的抑制作用，结合计算与实验验证，提出[6]-姜烯二醇单乙酸酯-SBE-β-CD复合物作为优先开发候选。后续需通过体外酶活实验和小鼠感染模型验证疗效，并探索与现有抗生素（如多西环素）的协同作用以延缓耐药性。