《Scientific Reports》：Computational identification of potential antifungal targets against Claviceps purpurea via MD simulation and MM/GBSA
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为破解麦角菌（Claviceps purpurea）麦角碱（EAs）污染粮食却缺乏安全杀菌剂的难题，作者采用减法基因组学+MD模拟，锁定非人源必需靶点NAGLU，经3 000天然产物虚拟筛选，发现CID:51535944与CID:145242255结合自由能低至-42.73 kcal/mol，100 ns动态保持氢键网络，为设计绿色高选择性杀菌剂奠定结构基础。
麦角病被称为“中世纪瘟疫”，其病原真菌Claviceps purpurea在开花期悄悄钻进黑麦等400余种禾本科子房，用坚硬紫黑色菌核（sclerotia）替换籽粒，同时分泌剧毒的麦角碱（EAs）。这些生物碱一旦混入面粉，人误食后出现坏疽或幻觉型麦角中毒，动物流产、产奶量骤降，至今仍是欧洲、北美和黑海粮仓的“隐形炸弹”。化学杀菌剂长期施放带来残留与耐药，而宿主抗性育种又因病菌变异快、缺乏分子标志而举步维艰。面对“毒素-产量-生态”三重夹击，学界急需找到真菌独有、人体没有、功能不可或缺的“阿喀琉斯之踵”，并据此开发绿色小分子抑制剂。
为回答“麦角菌里是否存在可药化的非人源必需靶点”，沙特阿拉伯King Saud University的Abdullah R. Alanzi团队把计算生物学当成“显微镜”，对5株不同地域分离的C. purpurea开展系统研究。作者先构建核心蛋白组，再用“减法”思路逐层过滤：剔除与人同源蛋白→锁定胞质定位→保留必需基因→排除耐药相关→对接FDA已批药物库，最终只剩一条序列——Alpha-N-乙酰葡糖胺糖苷酶（NAGLU，EC 3.2.1.50）。尽管该序列尚未收录于UniProt，但其三维结构高度保守，属于糖苷水解酶家族，理论上参与菌体细胞壁重塑与毒力调节。随后，研究者以NAGLU为受体，对ChemDiv天然产物库3000个类药分子进行分子对接，并辅以100 ns分子动力学（MD）与MM/GBSA自由能评价，试图挑出“稳、准、狠”的先导化合物。
技术路线速览
数据获取与核心蛋白组：NCBI下载5株基因组，Augustus预测蛋白，OrthoFinder聚类得到6 249个核心蛋白
减法基因组：BlastP去人同源，WoLF PSORT定位胞质，Geptop 2.0评必需，ARG-ANNOT与DrugBank评可药性
结构建模：Swiss-Model同源建模，PROCHECK+GalaxyRefine优化，Ramachandran favored 93.9%
虚拟筛选：PyRx半柔性对接，DoGSiteScorer定义活性口袋，RMSD<2 ?过滤
ADME/Tox：SwissADME评估Lipinski五规则，ProTox III查肝、神经、致癌毒性
动态验证：Desmond 100 ns NPT系综，OPLS_2005力场，TIP3P水模型，MM/GBSA计算ΔG
结果串讲
基因组减法与靶点锁定
从41 529条原始蛋白到仅剩1条——NAGLU。该酶与人NAGLU同源性<30%，避免自身免疫风险；Geptop 2.0必需性评分1.0；DrugBank相似度≥80%，且与已知抗真菌药物作用位点重叠，提示“可成药”。
三维结构与质量评估
模板PDB 6m3n覆盖78%序列，一致性58%。PROCHECK显示91.4%残基位于允许区，经GalaxyRefine后升至93.9%，G-factor -0.21，结构可靠。
虚拟筛选与作用模式
Docking打分前2位：
100 ns MD稳定性
RMSD：蛋白主链3.0-4.2 ?平稳，配体重原子<2 ?；RMSF：二级结构区≤2 ?，环区≤5 ?；氢键：两化合物各维持1-4条，CID:145242255峰值6条；Rg 27.5-28.3 ?，SASA 31 500-32 500 ?，均未见解离或构象崩塌。
MM/GBSA自由能
CID:145242225 ΔG = -42.73 kcal/mol，优于CID:51535944的-38.14 kcal/mol；范德华与疏水贡献占主导，前者内部张力略高（14.03 vs 6.69 kcal/mol），提示需后续骨架优化。
结论与展望
研究首次把“减法基因组+结构模拟”完整应用于麦角菌，证明NAGLU是真菌存活必需且人源缺乏的理想靶点；CID:51535944与CID:145242255在原子层面展现纳摩尔级结合潜力，为开发绿色、选择性、低毒的新型麦角防治剂提供先导骨架。未来只需体外酶活抑制、温室防效与毒理实验“接力”，即可把计算机里的分子推入田间，助力全球温带粮仓摆脱“紫色幽灵”困扰。论文2025年12月1日在线发表于《Scientific Reports》。
