抗菌肽作为SARS-CoV-2木瓜样蛋白酶抑制的计算候选分子

《Scientific Reports》：Antimicrobial peptides as computational candidates for SARS-CoV-2 papain-like protease inhibition

　　

SARS-CoV-2木瓜样蛋白酶（PLpro）因其兼具病毒多蛋白加工与宿主免疫调节的双重作用，仍是具吸引力的抗病毒靶点。研究人员采用探索性基于结构的计算工作流，以识别具有预测PLpro结合潜力的抗菌肽骨架。从公共数据库汇编的6615条肽中，经蛋白-肽对接筛选，随后对选定复合物进行分子动力学模拟与终态结合能分析。在优先候选物中，肽33035与17047显示出对催化区域有利的预测占据及与活性位点环境中残基的持续相互作用。分子动力学分析表明肽在PLpro结合区内持续参与，尽管各体系构象适应程度不同。MM/PBSA计算为选定复合物的肽-PLpro结合提供了额外能量学支持。计算机毒性预测进一步表明肽33035在转化考量前可能需序列优化。总体而言，研究结果识别出值得未来生化与抗病毒验证的肽骨架，同时强调在任何治疗推断前需实验确认与进一步优化。

研究背景方面，SARS-CoV-2感染始于病毒进入鼻咽部并结合血管紧张素转换酶2（ACE2）受体，PLpro作为非结构蛋白催化K48连接多聚泛素链、ISG15及病毒多肽切割，并通过去泛素化与去ISG化削弱I型干扰素反应，是兼具病毒成熟与免疫逃逸的双重功能靶点。现有PLpro抑制剂如VIR251、GRL0617数量有限，且PLpro狭窄的Gly266–Gly271结合通道仅能容纳线性小化学基团，制约小分子设计；相较之下，抗菌肽富含芳香与疏水残基，可通过广泛蛋白表面接触提供潜在选择性，但此前计算研究较少关注抗菌肽库对PLpro的抑制潜力，因此研究人员开展本次探索性计算筛查。

本研究发表于《Scientific Reports》。研究人员从APD3、CancerPPD、DBAASP、FermFooDb、MAHMI、PepBDB、THPdb等公共库筛选6615条抗菌肽序列，经BLASTp同源检索与Modeler结构建模后，使用HPEPDOCK进行盲肽-蛋白对接（以PDB 6WX4野生型PLpro为靶，催化三联体Cys111–His272–Asp286为参照，用共结晶抑制剂VIR251重对接验证RMSD 1.218 ?），经ToxinPred 3.0毒性分类，优选复合物用LigPlot+与PyMOL分析二维与三维相互作用；继而用GROMACS 2024（CHARMM36m力场，500 ns三重复MD）评估RMSD、RMSF、Rg、氢键占据，MDAnalysis计算氢键几何占据率，gmx_MMPBSA做MM/PBSA结合自由能并按kDa归一化。

研究结果部分，蛋白-肽对接显示肽33035、17047、58620对接能?217至?264，优于基准p18、p28、VIR251；17047与催化三联体组分直接疏水接触，33035围绕腔体多点疏水并与His272成氢键，58620借Gly266阻断环稳定。分子动力学模拟与结构稳定性分析中，33035-PLpro主链RMSD 0.332±0.0379 nm近APO态，17047为0.624±0.0538 nm，58620达0.824±0.048 nm伴诱导拟合；肽自身RMSD以33035最低（0.3159 nm），58620具高峭度极端事件；RMSF显示17047与33035降低活性位点106–111及264–272区波动（最高?39%），58620与p18增加264–272区柔性；Rg各体系维持在2.35–2.42 nm窄区间无展开。氢键占据分析表明17047对His272–Leu4占据72–89%、33035对His272–Tyr5约18%、58620对His272–Phe16达61–95%，均较p18（<25%）更持久。MM/PBSA结合自由能计算支持33035与17047负ΔG结合，经分子量归一化后范德华与静电贡献明确。计算机毒性预测指出33035被判有毒，17047、58620、p18、p28无毒，33035需降疏水性或换芳香残基优化。

讨论与结论翻译：研究人员指出，抗菌肽凭借表面接触广度可能对PLpro较小分子具更高选择性，但肽类存在蛋白水解敏感与口服生物利用度低等局限；本次计算工作流从6615条肽中优先出33035与17047等骨架，其经对接、500 ns MD、MM/PBSA与毒性过滤后展现对催化区持续占据与能量学支持，其中33035因毒性预测需序列优化方可转化。结论为：研究结果识别出值得未来生化与抗病毒验证的肽 scaffold，同时在作出任何治疗推断前，必须依赖实验确认与进一步序列优化。

（注：全文未引文献标号与图号，上标下标以呈现，如Cys111、K48、IC₅₀、RMSD、MM/PBSA、CHARMM36m等均依原文保留。）