基于计算机模拟的方法鉴定针对霍乱弧菌（Vibrio cholerae）产 cholera 毒素的黄酮类抑制剂：分子对接、ADMET 剖析及分子动力学模拟

《Computational Biology and Chemistry》：In Silico Identification of Flavonoid Inhibitors Targeting Cholera Toxin from Vibrio cholerae: Molecular Docking, ADMET Profiling, and Molecular Dynamics Simulation

　　

• •
  采用了一种综合计算策略来识别与霍乱毒素相关的NAD(+)-精氨酸ADP-核糖转移酶的潜在抑制剂。
• •
  对50种黄酮类化合物进行筛选后，发现山柰酚（Kaempferol，亲和力为-9.1 kcal/mol）和-taxifolin（Taxifolin，亲和力为-8.9 kcal/mol）是具有潜力的抑制剂。分子相互作用研究表明，山柰酚的相互作用网络比-taxifolin更复杂。
• •
  ADMET和毒性分析表明这两种化合物都具有良好的药物特性。
• •
  分子动力学研究表明这两种配体都能与目标蛋白稳定结合，其中山柰酚的结合速率更快，且蛋白质的灵活性更低。
• •
  MM-GBSA分析确认山柰酚的结合亲和力更强（-36.28 kcal/mol vs -30.62 kcal/mol）。
• •
  实验结果表明山柰酚是抑制霍乱毒素的强有力候选分子，为其未来抗毒素药物的开发提供了可能性。

节摘

引言

霍乱是一种致命的腹泻疾病，尤其在缺乏清洁水源和卫生设施的低收入和中等收入国家中仍是重大的全球性健康问题（Deen等人，2020年）。霍乱弧菌（Vibrio cholerae）是一种革兰氏阴性、兼性厌氧细菌，能够在肠道内迅速繁殖并引发疾病。根据世界卫生组织的数据，每年报告数百万例霍乱病例，并伴有大量死亡病例（Montero等人，2023年；Chowdhury等人）

目标蛋白的获取与制备

从UniProtKB/Swiss-Prot数据库中获取了霍乱弧菌霍乱毒素催化亚基的3D结构（NAD(+)-依赖型ADP-核糖转移酶，UniProt ID：A2PU44）（ https://www.uniprot.org （Zaru等人，2023年；Fieldhouse等人，2010年）。该蛋白质由601个氨基酸组成。在进行计算分析之前，先去除了晶体中的水分子、杂原子和共结晶配体。遵循了标准的蛋白质制备程序。

目标蛋白的获取与制备

在本研究中，我们获得了霍乱弧菌NAD(+)-精氨酸ADP-核糖转移酶（霍乱毒素）的3D结构（UniProt accession ID：A2PU44）。在进一步的计算分析之前，对获取到的蛋白质结构进行了优化处理，去除了所有晶体水分子和共结晶配体，得到了一个干净且优化的蛋白质结构（见图1）。该蛋白质模型随后被用于所有的相互作用和稳定性分析。

讨论

霍乱毒素是一种由霍乱弧菌产生的NAD(+)-精氨酸ADP-核糖转移酶，在霍乱的发病机制中通过改变宿主细胞的信号传导起着关键作用。寻找小分子抑制剂是降低霍乱毒素毒性的治疗策略。作为这种抑制剂开发的一部分，我们采用了一种混合计算方法，包括分子对接、ADMET分析、毒理学预测和分子动力学（MD）研究

结论

本研究采用计算机模拟方法从50种黄酮类化合物中筛选出了可能的霍乱毒素抑制剂。通过虚拟筛选、分子对接、ADMET分析和分子动力学模拟，选出了山柰酚（Kaempferol）和-taxifolin作为最佳候选分子，这两种化合物显示出良好的结合亲和力和药代动力学特性。此外，它们在分子动力学模拟（持续时间为100纳秒）中表现出良好的对接亲和力、相似的药物特性以及稳定的相互作用模式。

CRediT作者贡献声明

Hafiz Muhammad Zohaib：撰写、审稿与编辑、实验设计、数据分析。 Madiha Saqlain：数据分析、概念构思。 Iqra Tabassum：数据可视化、软件应用、实验设计、研究实施。 Hammad Ahmad：数据可视化、软件应用、实验设计。 Hammad Ismail：撰写、审稿与编辑、结果验证、数据分析。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

Hafiz Muhammad Zohaib | Madiha Saqlain | Iqra Tabassum | Hammad Ahmad | Hammad Ismail