《Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics》：Molecular Interactions of Viral Insulin/IGF-Like Peptides With Zebrafish Receptors
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通过胰岛素受体（IR）和1型胰岛素样生长因子受体（IGF1R）的信号传导受到分泌激素和生长因子配体（例如胰岛素和胰岛素样生长因子1，IGF1）的调节。这些受体中信号传导受损常导致糖尿病和致癌疾病。完全新颖的病毒胰岛素/IGF样肽（VILPs）的发现提出了关于其
通过胰岛素受体（IR）和1型胰岛素样生长因子受体（IGF1R）的信号传导受到分泌激素和生长因子配体（例如胰岛素和胰岛素样生长因子1，IGF1）的调节。这些受体中信号传导受损常导致糖尿病和致癌疾病。完全新颖的病毒胰岛素/IGF样肽（VILPs）的发现提出了关于其结构及与受体结合模式的问题，这些肽以单链（sc）或双链（dc）构型存在，其折叠可能分别类似于IGF1和胰岛素。VILPs与人类受体的相互作用已开始被绘制，但对其与鱼类（携带这些肽序列的病毒的自然宿主）受体的相互作用知之甚少。研究人员此前报道了（Chuard等，Cell Rep. 2025, 44(8):116149）来自虹彩病毒科（Iridoviridae）的若干VILPs结合斑马鱼（Zeb）同源受体的结构模型。本工作中，研究人员对这些肽及其受体结合复合物进行了全原子分子动力学（MD）模拟以及自由能计算，以评估VILP残基对其结合斑马鱼受体能量的贡献。观察到的大多数Zeb胰岛素/Zeb μIR和Zeb IGF1/Zeb μIGF1R位点1相互作用与已知人类肽与其受体的相互作用一致，突出了其结合模式的相似性。然而，研究人员也报道了VILPs中一些非保守残基与Zeb受体残基建立了显著且独特的相互作用。此外，研究人员识别了每个VILP中可潜在突变为保守胰岛素/IGF1残基以增强这些肽结合亲和力的残基。
研究背景与立项依据
胰岛素（Ins）与胰岛素样生长因子1（IGF1）通过结合并激活胰岛素受体（IR）与1型胰岛素样生长因子受体（IGF1R），调控代谢、生长与发育；该受体酪氨酸激酶（RTK）超家族信号异常与糖尿病、癌症密切相关。近年于感染鱼类的虹彩病毒科（Iridoviridae）中发现病毒胰岛素/IGF样肽（VILP），分单链（scVILP，类IGF1）与双链（dcVILP，类胰岛素）两类，可激活IR/IGF1R，但既往结构研究集中于人类受体，鱼类天然宿主受体结合模式几乎空白。研究人员前期已构建石斑鱼虹彩病毒（GIV）等VILP与斑马鱼（Zeb）μIR/μIGF1R结构模型（Chuard等，Cell Rep. 2025），本研究在此基础上开展全原子分子动力学（MD）与自由能计算，阐明VILP在鱼类受体上的结合热力学与残基贡献，并为理性突变增强亲和力提供依据。论文发表于《Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics》。
主要技术方法概述
研究人员以前期MODELLER构建的Zeb Ins（O73727）、Zeb IGF1（Q90VV9）、GIV-dcVILP、GIV-scVILP及Zeb μIR/μIGF1R（基于人6PXV/6PYH截短L1+αCT建模）为起点；对游离肽各跑3条2 μs独立NPT轨迹，对肽-受体复合物各跑2条2 μs轨迹（Amber22、ff19SB、OPC水、150 mM离子、2 fs步长）；结合自由能采用MM/GBSA（Onufriev GB模型，9000快照/体系）做整体与逐残基能量分解；构象稳定性以RMSD/RMSF/聚类/BSA/COM距离评估。样本为计算模型体系，无实验动物队列。
研究结果
3.1 游离肽构象稳定性：Zeb Ins最稳定（重原子RMSD 2.72±0.38 ?），GIV-dcVILP次之（4.34±0.61 ?），单链肽因C域无二硫键稳定而柔性最高（Zeb IGF1 4.75±0.52 ?，GIV-scVILP 5.75±0.83 ?）；A链/A域刚性强，B链/B域及C域柔性大，二硫键维持核心折叠。
3.2 受体结合后构象稳定性：αCT与L1域界面BSA在模拟中维持（Zeb Ins/μIR 1177±104 ?2，GIV-dcVILP/μIR 1171±69 ?2；Zeb IGF1/μIGF1R 1061±54 ?2，GIV-scVILP/μIGF1R 1045±54 ?2），COM距离微增≤1 ?，肽总体结合稳定；Zeb IGF1结合后BSA反升（至2564±88 ?2）显示接触更紧；GIV-dcVILP、单链肽结合后RMSD下降（刚性增强），唯Zeb Ins因B链末端柔性增加而RMSD略升。
3.3 肽-受体界面残基级热力学：MM/GBSA总结合自由能排序为Zeb IGF1/μIGF1R（?89.40±11.76 kcal/mol）>GIV-scVILP/μIGF1R（?73.75±11.94）>GIV-dcVILP/μIR（?52.52±12.18）>Zeb Ins/μIR（?34.65±8.07）。逐残基分解显示Zeb Ins关键位点为ValB12/PheB25/TyrB26/GlyA1/ValA3等保守site 1残基；GIV-dcVILP关键为GlyB9/IleB12/AspB13/TyrB16/ArgB29等，其中IleB12优于Zeb Ins的ValB12（疏水更强），ArgB29优于LysB29（多盐桥）；GIV-scVILP的B域累计贡献?22.62 kcal/mol远强于A域?7.72，dcVILP B链?22.28强于A链?8.92。
3.4 差异相互作用结构细节：PheB25（Zeb Ins）比TyrB25（GIV-dcVILP）更深插入L1/αCT疏水口袋，与Leu32/Phe699/Pro701堆叠及Arg9氢键；TyrB26（Zeb Ins）比ThrB26形成更多氢键。单链侧Phe23/Phe25（Zeb IGF1）比Val24/Thr26（GIV-scVILP）疏水贡献大，Glu58比Asp54侧链长、与Arg697盐桥更优；反向GIV-scVILP的Arg30优于Zeb IGF1 Thr29。
讨论部分总结
讨论指出VILP作为Ins/IGF1分子拟态为治疗剂提供模板，但鱼类宿主端数据缺失；本研究补入Zeb受体端全原子证据：保守site 1框架跨物种保留，非保守残基（IleB12、ArgB29、Arg30等）赋予VILP独特能量优势，而PheB25/TyrB26/Phe23/Phe25/Glu58等保守芳香/带电残基在Zeb配体中贡献更佳，提示将VILP对应位向人源保守残基突变（YB25F、TB26Y、V24F、T26Y、D54E）可提升亲和力。B域主导结合与既往突变实验一致。研究限于site 1（L1/αCT），未含fibronectin II site 2。
结论部分翻译
研究人员对Zeb Ins、GIV-dcVILP、Zeb IGF1、GIV-scVILP及其与Zeb μIR/μIGF1R复合物的全原子MD模拟显示：所有肽在游离与结合态均维持特征折叠；结合普遍降低柔性（Zeb Ins B链C端除外）。Zeb Ins/dcVILP保留人Ins/IR核心site 1接触，Zeb IGF1/scVILP保留人IGF1/IGF1R模式；非保守残基形成特异性相互作用调制能量。逐残基自由能分解识别出Zeb Ins的PheB25/TyrB26及Zeb IGF1的Phe23/Phe25/Glu58优于VILP对应残基，故这些VILP位点是提升受体结合属性的合理突变靶标。结果为开发靶向胰岛素受体家族相关疾病的肽类治疗物提供新机会。
