《BioMed Research International》：Dual-Target Repurposing Against Chikungunya Virus: Molecular Docking and Dynamics Reveal Bictegravir and Oxacillin as Promising Leads
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基孔肯雅病毒（CHIKV）仍是重要的再发虫媒病毒威胁，但目前尚无特异性抗病毒治疗。本研究采用基于结构的药物重定位策略，以鉴定对美国食品药品监督管理局（FDA）及国际批准药物中可能对两个治疗相关CHIKV靶标具有活性的药物：nsP2蛋白酶（对非结构多聚蛋白加工至
基孔肯雅病毒（CHIKV）仍是重要的再发虫媒病毒威胁，但目前尚无特异性抗病毒治疗。本研究采用基于结构的药物重定位策略，以鉴定对美国食品药品监督管理局（FDA）及国际批准药物中可能对两个治疗相关CHIKV靶标具有活性的药物：nsP2蛋白酶（对非结构多聚蛋白加工至关重要）和衣壳蛋白（对病毒核衣壳形成至关重要）。研究人员针对两种蛋白进行分子对接，随后对每个靶标排名最高的两种化合物进行100 ns分子动力学（MD）模拟，以评估复合物稳定性。针对nsP2蛋白酶，bictegravir显示最有利的对接分数（?9.5 kcal/mol），其次为simeprevir（?9.3 kcal/mol）和glecaprevir（?9.2 kcal/mol）。针对衣壳蛋白，trovafloxacin排名第一（?8.8 kcal/mol），其次为oxacillin（?8.7 kcal/mol）和paritaprevir（?8.6 kcal/mol）。为提供参照，参考半胱氨酸蛋白酶抑制剂E-64和经口袋验证的配体3-氨基苯甲酸乙酯（EAB）在相同方案下对接，其针对nsP2蛋白酶和衣壳蛋白的得分分别为?6.1和?6.0 kcal/mol，均弱于本研究鉴定的每一个排名靠前命中物。MD模拟显示，bictegravir–nsP2复合物维持持续为负的总相互作用能，通常在?50至?30 kcal/mol范围内，回转半径（Rg）在约20.6至21.8 ?间波动，均方根偏差（RMSD）最初稳定于1.2–1.8 ?，随后达到3.0–3.8 ?的后期平台。相比之下，simeprevir–nsP2复合物显示较不均匀的能量特征。对于衣壳靶标，oxacillin复合物相对受约束，Rg主要位于22.4–23.2 ?，RMSD大多位于1.4–2.0 ?，而trovafloxacin复合物显示更大的构象漂移，RMSD升至接近2.8–3.1 ?。这些计算结果优先提示bictegravir和oxacillin分别值得针对CHIKV nsP2蛋白酶和衣壳蛋白进一步研究。未进行生物学验证；因此靶标抑制和抗病毒活性仍未获确认，需要生化与细胞评价。
基孔肯雅病毒（Chikungunya virus, CHIKV）是蚊媒致关节炎性甲病毒，因地理扩散、流行潜力及所致衰弱性肌肉骨骼疾病而成为紧迫公共卫生问题；截至2024年12月，世界卫生组织记录119个国家和地区存在本地传播。感染常表现为突发发热、皮疹和严重多关节痛，部分患者关节痛可持续数周、数月甚至数年，脆弱人群还可出现神经、心脏和眼部并发症。目前治疗仍以补液、镇痛和退热为主，尚无特异性抗病毒药物获批。药物重定位因候选药物已有部分药代、毒理和临床安全资料而受到关注；已有研究显示索非布韦在细胞培养和小鼠模型中具有抗CHIKV活性。CHIKV为正链单股RNA病毒，约11.9 kb，编码四种非结构蛋白（nsP1–nsP4）及结构蛋白衣壳、E3、E2、6K和E1。nsP2蛋白酶（nonstructural protein 2 protease, nsP2 protease）具有RNA解旋酶、RNA三磷酸酶和半胱氨酸蛋白酶活性，参与多聚蛋白加工、病毒RNA复制和转录，并作为毒力因子参与宿主转录翻译关闭及干扰素反应抑制；衣壳蛋白除包装基因组和形成核衣壳核心外，其C端蛋白酶结构域含保守疏水口袋，可结合E2胞质尾并参与病毒粒子组装。基于nsP2与衣壳分别代表复制与组装两个机制不同的脆弱环节，研究人员开展双靶点计算机筛选：以美国食品药品监督管理局（FDA）及国际批准抗菌药、兽医治疗药和非处方生物活性物为筛选集，针对CHIKV nsP2和衣壳进行分子对接，鉴定结合表现较优的化合物，并对每个靶标排名前两位的复合物进行MD模拟，以优先化供后续实验研究的重定位候选。研究结论提示，bictegravir和oxacillin分别作为nsP2导向和衣壳导向的较有前景计算先导；但未进行生物验证，靶标抑制与抗病毒活性仍需确认。
关键技术方法概括（不超过250字）：研究人员从蛋白质数据库（PDB）获取CHIKV nsP2蛋白酶（PDB ID: 3TRK，分辨率2.40 ?）和衣壳蛋白（PDB ID: 5H23，2.02 ?），去除结晶水、共结晶配体、金属离子和添加剂，并以共结晶配体定义天然口袋。筛选化合物集来自PubChem，共202个抗菌化合物，主要为FDA批准小分子，并补充全球或兽医批准抗菌药及生物活性参照分子。采用PyRx中的AutoDock Vina进行分子对接，exhaustiveness为8；E-64和EAB以相同方案作为参照配体对接。对每个靶标前两名复合物进行100 ns MD模拟（OpenMM；AMBER ff19SB、GAFF2、OPC水模型、0.15 M NaCl、NPT 298.15 K/1.0 atm），分析RMSD、RMSF、Rg及非键相互作用能。
3.1 分子对接：通过针对nsP2蛋白酶和衣壳蛋白的对接筛选，研究人员发现nsP2中bictegravir得分最低（?9.5 kcal/mol），其次为simeprevir（?9.3 kcal/mol）和glecaprevir（?9.2 kcal/mol）；共7个化合物得分≤?9.0 kcal/mol，包括bictegravir、simeprevir、glecaprevir、grazoprevir、rifapentine、saquinavir和ledipasvir；paritaprevir、quinupristin和velpatasvir均为?8.8 kcal/mol；E-64为?6.1 kcal/mol，弱于前10位。衣壳中trovafloxacin得分最低（?8.8 kcal/mol），其次为oxacillin（?8.7 kcal/mol）和paritaprevir（?8.6 kcal/mol）；glecaprevir和voxilaprevir各为?8.5 kcal/mol，elvitegravir为?8.3 kcal/mol，oxolinic acid为?8.1 kcal/mol，norfloxacin和tecovirimat各为?8.0 kcal/mol，bictegravir为?7.9 kcal/mol；EAB为?6.0 kcal/mol，弱于前10位。由于两靶标前3位并不共同，研究人员选择每个靶标前两位化合物进入MD模拟。
3.2 非键相互作用：通过分析排名靠前对接复合物的非共价相互作用，研究人员发现bictegravir–nsP2形成与TYR1079、TRP1084的常规氢键，与TYR1047、ASN1082的氟介导卤素相互作用，以及与ALA1046的π–sigma、与TYR1079/TRP1084的π–π T形、与LYS1091的烷基和与TRP1084的π–烷基相互作用；simeprevir–nsP2形成与SER1048、LYS1091、GLU1050的氢键，并与ALA1046、TYR1079、LEU1205、TRP1084、MET1242、CYS1013等形成多种疏水及π–硫相互作用。衣壳方面，trovafloxacin与ASN220、ARG223形成氢键，与ARG223、ASP219、GLU181形成氟卤素相互作用，并与ARG223形成π–阳离子、与LYS221/PRO183形成π–烷基相互作用；oxacillin与ASN220、ARG223、GLU181形成氢键，与ARG223、LYS221形成π–阳离子，并与LYS221、PRO183、TYR187形成烷基/π–烷基相互作用。这些结果支持对接排序并支持选择bictegravir、simeprevir、trovafloxacin和oxacillin进行MD模拟。
3.3 分子动力学模拟：通过100 ns MD模拟评估复合物动态稳定性，研究人员观察到bictegravir–nsP2总相互作用能持续为负，多在?50至?30 kcal/mol，范德华贡献占主导，静电贡献亦多为负；Rg约20.6–21.8 ?，RMSD初期1.2–1.8 ?、后期平台3.0–3.8 ?，RMSF局部峰约在残基75和190–210。simeprevir–nsP2能量曲线出现间歇正尖峰，均匀性较差；Rg由20.5–20.7 ?升至中部21.1–21.4 ?后下降，RMSD由近1.0 ?升至约1.5 ?，50–60 ns出现>2.0 ?峰，后多处于1.5–1.9 ?，RMSF多数<1.5 ?，局部峰在80–100和190–210。trovafloxacin–capsid能量波动较大，静电项明显，范德华项较平滑且多略有利，总能量多数为负；Rg多在22.5–23.0 ?，RMSD由1.1–1.4 ?升至1.8–2.0 ?，60–85 ns接近2.8–3.1 ?后略降，RMSF局部峰约在40、150和200。oxacillin–capsid能量较嘈杂，静电项明显而范德华项波动较窄，总相互作用保持有利；Rg多在22.4–23.2 ?，RMSD多为1.4–2.0 ?并轻微上漂，RMSF多数低至中等，峰约在145及180–220。总体提示bictegravir–nsP2和oxacillin–capsid分别较为稳定，trovafloxacin–capsid构象漂移和局部柔性较大。
讨论部分总结：研究人员指出，对接排序并未在MD描述符中一致重现：nsP2中bictegravir对接最佳且相互作用能持续为负，但后期RMSD高于simeprevir；衣壳中trovafloxacin对接最佳，而排名第二的oxacillin显示更受约束的RMSD轨迹。对接估计初始结合姿态有利性，MD考察显式溶剂中的后续构象行为，因此应综合对接分数与多个MD描述符。nsP2机制上，CYS1013为催化亲核残基，TRP1084紧随催化HIS1083并参与底物识别，TYR1079构成S3底物结合亚位点；bictegravir与TYR1079/TRP1084形成预测氢键，simeprevir与这些残基有疏水接触并与CYS1013形成π–硫相互作用，支持干扰底物进入或定位的可能机制，但未证明活性位点封闭或功能抑制。Kumar等曾以对接和MD优先化ribostamycin sulfate与E-64，Kalam等曾计算优先化simeprevir和voxilaprevir并进行体外评价；本研究与simeprevir高分结果定性一致，但bictegravir在本数据集中排名更前。衣壳中本研究识别的GLU181、PRO183、ASP219、ASN220、LYS221、ARG223并不对应既往描述的E2胞质尾结合疏水口袋（Val130、Gly131、Val134、Met135、Trp245、Val250），而邻近衣壳自身自蛋白水解机制，包括Ser213和Ile227，提示可能干扰衣壳自蛋白水解加工或底物特异性口袋，而非或外加破坏E2–衣壳偶联，需定点突变或共结晶等结构验证。衣壳命中物化学多样性较高，包括trovafloxacin和oxacillin等抗菌药，提示衣壳可容纳较广骨架，但不代表已确立抗CHIKV活性。共同出现在两靶标上部的paritaprevir、glecaprevir和bictegravir提示多靶点潜力，但仅bictegravir进入MD。最值得关注的靶标互补组合为bictegravir加oxacillin。局限性包括未证明生化抑制或抗病毒疗效、仅分析四个复合物和100 ns时间尺度、重定位候选的实际暴露与安全性问题；需生化靶标验证、细胞抗病毒测试及更详细自由能或接触分析。
研究结论翻译：综上，本研究鉴定出若干FDA及国际批准治疗药对两个治疗相关CHIKV靶标即nsP2蛋白酶和衣壳蛋白具有有利预测结合。分子对接显示bictegravir和simeprevir为nsP2蛋白酶领先候选，trovafloxacin和oxacillin为衣壳靶标领先化合物；提示两种病毒蛋白均含可容纳结构多样已批准药物的结合区域，可能作为重定位抗病毒发现的有用靶标。MD结果通过提供蛋白–配体随时间动态行为细化初始排序：nsP2复合物中bictegravir显示更有利的总体预测稳定性，具有持续负相互作用能和可接受结构紧凑性，尽管后期有构象调整；simeprevir仍与靶标结合但能量模式更不规则。衣壳靶标中oxacillin和trovafloxacin在100 ns模拟中均维持总体结构稳定，oxacillin轨迹相对更受约束，trovafloxacin构象漂移更大。总体提示bictegravir可能是更有前景的nsP2导向候选，oxacillin可能是更稳定的衣壳导向先导。更广泛而言，本研究支持CHIKV药物重定位的双靶点筛选策略；由于nsP2蛋白酶对病毒多聚蛋白加工和复制至关重要，衣壳蛋白参与核衣壳组装和病毒颗粒形成，同时靶向二者可能较单靶点抑制提供更有效抗病毒途径。基于当前数据，bictegravir加oxacillin似乎是未来研究中最有前景的靶标互补组合。然而这些发现仍属计算研究，应谨慎解释；后续需更长模拟、结合自由能细化、酶学测定和细胞抗病毒研究，以确认优先化合物能否在生物系统中产生有意义的抗CHIKV活性；若获实验验证，这些化合物可为CHIKV抗病毒开发提供新起点。
