论文标题：In Silico and In Vitro Evaluation of the Antifungal Activity of a New Chromone Derivative against Candida spp.

论文链接：https://www.mdpi.com/2673-6284/13/2/16

期刊名： BioTech

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/biotech

一、引言

真菌感染，尤其是由念珠菌属（Candida）引起的感染，已成为全球公共卫生领域不可忽视的挑战。从常见的口腔念珠菌病到危及生命的侵袭性真菌病，念珠菌不仅广泛定植于人体黏膜表面，更在免疫缺陷人群中表现出显著的致病性与致死率。尽管现有抗真菌药物如多烯类（制霉菌素）和唑类（咪康唑、氟康唑）在临床中广泛应用，但其疗效正受到日益严峻的耐药性问题的侵蚀。非白色念珠菌菌株的崛起、药物毒性与有限的作用靶点，共同构成了当前抗真菌治疗的三重困境。在此背景下，探索结构新颖、作用机制独特的化合物成为抗真菌药物研发的重要方向。色酮类化合物因其广泛的生物活性而备受关注，本研究以（E）-亚苄基-色满-4-酮为对象，综合运用计算模拟与体外实验，系统评估其抗念珠菌潜力及作用机制。

二、材料与方法

研究采用“干湿结合”的双轨策略。在计算层面，研究团队从PubChem获取化合物结构，经HyperChem软件进行能量最小化后，利用Molegro Virtual Docker对五个关键真菌靶标（包括1,3-β-葡聚糖合酶、角鲨烯环氧酶、δ-14-甾醇还原酶、14-α-脱甲基酶及胸苷酸激酶）进行分子对接，并以咪康唑和制霉菌素为参照药物。为验证结合稳定性，进一步采用GROMACS软件开展了50纳秒的分子动力学模拟，同时利用SwissADME与DataWarrior平台进行ADMET性质预测。在体外实验方面，参照CLSI微量稀释法测定了该化合物对七株念珠菌（含ATCC标准菌株）的最低抑菌浓度与最低杀菌浓度，并通过外源麦角甾醇与山梨醇添加实验分别探究其对细胞膜和细胞壁的作用倾向，最后以HaCaT人角质形成细胞系评估其细胞毒性。

三、分析与结果

分子对接结果显示，（E）-亚苄基-色满-4-酮对所有测试靶标均呈现负结合能，其中对胸苷酸激酶（PDB: 5UIV）的亲和力最高，达到-102.589 kJ/mol，显著优于对照药物制霉菌素。分子动力学模拟进一步表明，该化合物在50纳秒模拟时间内维持了较低的RMSD值（约0.25～0.3 nm），结构稳定性优于咪康唑与制霉菌素，且RMSF分析提示其结合未对酶活性中心的构象波动产生明显干扰。ADMET预测则显示该化合物具有良好的胃肠道吸收与血脑屏障穿透能力，且无致突变性、致癌性或皮肤刺激性。在体外活性方面，该化合物对七株念珠菌的MIC值介于62.5至1000 μg/mL之间，MFC/MIC比值均小于4，表明其具有杀菌而非抑菌特性。机制探究实验中，外源麦角甾醇的添加使化合物对C. albicans和C. krusei的MIC显著升高，提示其作用靶点与真菌细胞膜中的甾醇成分密切相关；而山梨醇添加未改变MIC值，排除了细胞壁干扰路径，这一结果与计算预测中该化合物对麦角甾醇合成通路相关酶（如14-α-脱甲基酶）的结合能力高度一致。在安全性方面，该化合物仅在50 μM以上浓度对人角质形成细胞（HaCaT）显现明显毒性，IC50为36.25 μM，与阳性对照多柔比星（IC50 = 0.28 μM）相比显示出一定的体外安全性基础。

尽管研究结果令人鼓舞，但该化合物对部分菌株（如C. albicans ATCC 60193）的MIC高达1000 μg/mL，提示其抑菌谱存在菌株异质性。此外，当前细胞毒性数据仅限于角质形成细胞，缺乏体内药代动力学与多器官毒性评估，且分子动力学模拟仅针对单一靶标展开，对其他潜在靶点的动态结合行为尚未充分揭示。

四、讨论

综合计算与实验结果，本研究可凝练出以下核心认识：

(1) 计算预测与实验验证的协同有效：分子对接与动力学模拟成功预判了化合物的靶标亲和力，并在麦角甾醇实验中获得了机制层面的实验印证，体现了干湿结合策略在抗真菌药物早期筛选中的高效性。

(2) 作用机制的明确指向：该化合物并非通过破坏细胞壁完整性发挥效应，而是通过干扰真菌细胞膜功能——极可能是通过与麦角甾醇合成相关酶的相互作用——实现杀菌效果。

(3) 结构优化的潜在方向：相较于咪康唑，该化合物在胸苷酸激酶靶标上表现更优，但在其他靶标（如1,3-β-葡聚糖合酶）上亲和力相对较弱，提示未来可通过结构修饰提升其多靶点结合能力。

(4) 安全性窗口有待拓宽：当前IC50与MIC之间的比值尚不足以支撑临床转化，后续研究需通过衍生化改造或剂型优化来降低细胞毒性。

(5) 跨学科整合的价值：本研究展示了合成化学、计算生物学与微生物药理学在抗真菌新药发现中的有机融合，为类似天然产物骨架的再利用提供了范式参考。

五、展望与结论

未来研究应优先推进以下方向：首先，开展体内动物模型（如口腔念珠菌病小鼠模型）以评估该化合物的疗效、生物利用度与系统毒性；其次，利用冷冻电镜或固态核磁等技术解析该化合物与靶酶的真实结合构象，为理性药物设计提供精确模板；再次，探索该化合物与现有抗真菌药物（如氟康唑）的联合用药策略，以评估其逆转耐药性的潜力；最后，借助生成式人工智能或自由能微扰计算，加速其衍生物库的构建与活性优化。

综上所述，（E）-亚苄基-色满-4-酮作为一种新型色酮衍生物，在计算与体外层面均展现出对念珠菌属的杀菌活性，其作用机制主要涉及真菌细胞膜功能干扰，且具备可接受的早期安全性特征。尽管距离临床成药尚有距离，但该化合物无疑为抗真菌药物研发提供了一条值得深入挖掘的新路径，也为“计算辅助+实验验证”的现代药物发现模式贡献了一份有力实证。

期刊介绍

主编：Prof. Dr. Massimo Negrini

期刊发表范围涵盖生物制药领域, 通过培育转基因植物、动物或水生生物来解决农业中食品的生产或质量问题，以及在医学领域中采用的新方法；在环境领域中的应用，旨在维护生物多样性并清除污染物；开发能够生产有用化学物质或销毁有害/污染化学物质的生物体或酶；生物信息学方法；以及与生物技术领域中的伦理、哲学和监管方面相关的论文。被ESCI、Scopus、PubMed、PMC等多个权威数据库收录。在JCR Biotechnology and Applied Microbiology 类别排名中位居Q2.

2025 Impact Factor：3.6

2025 CiteScore：5.6

Time to First Decision：20.7 Days

Acceptance to Publication：3.2 Days