基于人工神经网络和主成分分析解析α-D-甘露吡喃糖苷对FimH的特异性抑制机制及其应用前景

这项研究针对日益严峻的抗生素耐药性问题，通过多阶段虚拟筛选策略揭示了α-D-甘露吡喃糖苷对大肠杆菌FimH凝集素的特异性抑制作用。研究人员采用自组织映射(SOMs)对5256个D-甘露糖类似物进行聚类分析，结合分子对接和主成分分析(PCA)，发现15个高活性化合物，其中α-D-甘露吡喃糖苷构象展现出最优抑制特性，其活性关键取决于HRG和WiG两个三维矩阵描述符，为开发新型抗尿路感染药物提供了重要理论依据。

　　

这项计算生物学研究深入探究了α-D-甘露吡喃糖苷(alpha-D-mannopyranoside)的特殊构效关系。面对尿路感染(UTIs)治疗中抗生素耐药性日益严重的挑战，研究者将目光聚焦在大肠杆菌(Escherichia coli)表面的FimH凝集素——这种介导细菌粘附的关键蛋白成为抗感染治疗的新靶点。

研究团队设计了一套创新的多阶段虚拟筛选流程：首先运用自组织映射(SOMs)对5256个D-甘露糖类似物进行智能聚类，从中筛选出141个潜力分子（包含39个已知生物活性物质）；随后通过精确的分子对接技术评估这些分子对FimH的抑制能力。为深入理解构效关系，研究者采用主成分分析(PCA)解析分子结构和理化参数。

研究结果令人振奋：15个化合物展现出优异的结合能和对接评分，其中α-D-甘露吡喃糖苷构象脱颖而出。特别值得注意的是，尽管结构相似，但该构象的卓越活性归因于两个关键的三维描述符——HRG和Wi_G，这些发现为理解微妙而重要的构象偏好提供了新视角。这项研究不仅揭示了α-D-甘露吡喃糖苷的特殊价值，更为开发新型抗粘附疗法奠定了理论基础。