基于多组计算机模拟方法整合设计与评估靶向A组轮状病毒VP4基因的siRNA

《Scientific Reports》：Structure-guided design and dynamic evaluation of VP4-targeting siRNAs against rotavirus A

　　

摘要

轮状病毒是五岁以下儿童严重腹泻的主要病因，尤其在低收入和中等收入国家尤为突出，目前尚无可用的抗病毒治疗药物，治疗主要以支持性护理为主。在本研究中，我们开发了一种整合性的计算机模拟方法，用于设计和评估靶向A组轮状病毒VP4基因保守mRNA转录本的siRNA，研究涉及六个地理区域不同的国家。候选siRNA通过成熟的设计规则进行筛选，并结合靶标可及性评估、基于回归的评分（含脱靶过滤）以及热力学分析。最终选定了三条优化后的siRNA，通过AlphaFold 3对RISC相关蛋白–siRNA复合物进行建模，并利用Boltz-2进行独立验证，对其结构进行评估。预测的相互作用表明，siRNA在TRBP和AGO2结构域内具有保守的结合位点，佐证了其良好的RISC兼容性。分子动力学模拟（100 ns）结果显示，AGO2–siRNA–mRNA复合物表现出稳定的构象行为，均方根偏差（RMSD）较低（约0.2–0.5 nm），残基波动幅度有限（< 0.2 nm）。MM/PBSA分析表明，siRNA02表现出最有利的AGO2结合自由能（-453.62 kJ/mol），提示其可增强RISC稳定性；而siRNA01则表现出最强的靶标mRNA相互作用（-60.63 kJ/mol），表明其具有更优的靶标识别能力。比较动力学分析发现，两条siRNA在结构兼容性、降低构象波动以及稳定相互作用方面最为均衡，是最理想的候选分子，可用于AGO2介导的VP4沉默。这些发现为靶向VP4的siRNA开发提供了合理的计算基础，有助于推动实验验证。