黄酮类化合物作为Akt1抑制剂的抗癌潜力：分子对接、动力学模拟与体外验证的整合研究

这篇综述系统评价了61种黄酮类天然化合物与Akt1 ATP结合位点的相互作用，通过分子对接（AutoDock）、分子动力学（MD）模拟和密度泛函理论（DFT）计算，发现山柰酚糖苷类（如Kaempferol 3-rutinoside-4′-glucoside，ΔGbinding=-21.79 kcal/mol）结合亲和力显著优于对照药物Ipatasertib（ΔGbinding=-9.98 kcal/mol），并通过MTT实验和FOXO3基因表达验证其抑制MCF-7细胞增殖的作用，为PI3K/Akt/mTOR通路靶向治疗提供新策略。

　　

1 引言

PI3K/Akt/mTOR信号通路在多种癌症中异常激活，通过调控细胞周期、代谢重编程（如Warburg效应）和凋亡抑制促进肿瘤进展。Akt1作为该通路核心激酶，其过度活化与乳腺癌、卵巢癌等治疗耐药密切相关。近年研究发现，黄酮类天然产物（如木犀草素、杨梅素）可通过调控该通路发挥抗癌作用，但系统筛选其作为Akt1抑制剂的研究仍属空白。分子 docking技术结合多尺度计算方法（如MD、DFT）为高效发现靶向药物提供了新范式。

2 方法

研究采用PDB ID 4GV1（分辨率1.49 ?）的Akt1晶体结构，通过AutoDock 4.0对61种黄酮类化合物进行半柔性对接，关键结合残基包括Leu156、Gly157和Glu234。交叉验证采用SwissDock服务器（含AutoDock Vina算法），MD模拟（110 ns）使用CHARMM力场评估复合物稳定性。DFT计算（B3LYP/6-311G(d,p)）分析前线分子轨道（HOMO-LUMO能隙5.313-7.591 eV），体外实验通过MTT法和qRT-PCR检测MCF-7细胞活力及FOXO3表达。

3 结果

3.1 结合亲和力

山柰酚3-芸香糖苷-4′-葡萄糖苷（Kaempferol 3-rutinoside-4′-glucoside）显示最强结合力（K_i=106.03 aM），其ΔG_binding比Ipatasertib低11.81 kcal/mol。Sophoraflavanone G等7种化合物K_i达皮摩尔级，均优于对照药（K_i=48.29 nM）。

3.3 稳定性分析

MD模拟显示山柰酚3-芸香糖苷-4′-葡萄糖苷使Akt1骨架RMSD在30 ns后稳定于0.2 nm，RMSF分析证实其显著降低活性区（Gly162-Val164）波动，溶剂可及表面积（SASA）减少至15152.7 ?²。

3.4 相互作用模式

该化合物通过8个氢键（如与Glu278、Asp292）和2个疏水作用（Val164）结合，而Ipatasertib主要依赖13个疏水相互作用（如Phe442）。

3.7 体外验证

山柰酚3-芸香糖苷-4′-葡萄糖苷处理24小时后，MCF-7细胞活力IC₅₀为88.8 μM，并显著上调FOXO3表达（p<0.001），提示通过抑制Akt1磷酸化激活凋亡通路。

4 讨论

4.2 通路调控机制

黄酮糖苷通过双糖基化（如C3-芸香糖苷+C4′-葡萄糖苷）增强与Akt1结合，其抑制导致FOXO3去磷酸化核转位，这与Brunet等报道的Akt1-FOXO3调控机制一致。

4.4 构效关系

C环3位糖基化是关键药效团，B环4′位或A环7位附加糖基可提升亲和力，如7-槐糖苷使ΔG降低至-20.73 kcal/mol。

5 结论

本研究首次揭示山柰酚糖苷类作为高效Akt1抑制剂的潜力，其attomolar级K_i值和明确的构效关系为开发PI3K/Akt/mTOR靶向抗癌药物提供了新思路。