通过氨基酸突变调控SARS-CoV-2 RdRp核苷酸选择性的分子动力学机制研究

本研究针对SARS-CoV-2 RNA依赖的RNA聚合酶（RdRp）的核苷酸选择性机制，通过全原子分子动力学模拟，探究了K551A/R553A/R555A和T687A/N691A/S759A多点突变对天然底物ATP和瑞德西韦核苷酸类似物（RTP）结合稳定性的影响。结果表明RTP在预插入和插入态均比ATP更稳定，其中T687/N691/S759突变通过其与RTP的1′-氰基相互作用显著影响插入过程，为设计靶向RdRp的高效抗病毒药物提供了关键理论依据。

新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的RNA依赖的RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase, RdRp)是抗病毒药物开发的重要靶点，尤其对瑞德西韦核苷酸类似物(Remdesivir triphosphate, RTP)等核苷酸类药物具有关键作用。本研究基于最新发现的CoV-2-RdRp与ATP或RTP结合的底物插入态结构，通过全原子分子动力学模拟，系统分析了多点氨基酸突变（K551A/R553A/R555A及T687A/N691A/S759A）对核苷酸选择性和保真度的调控机制。

研究发现，无论是野生型还是突变型RdRp复合物中，RTP在预插入态(pre-insertion state)和插入态(insertion state)均表现出比天然底物ATP更强的结合稳定性。其中，K551A/R553A/R555A突变主要影响预插入状态下ATP与RTP的稳定性，且对ATP的干扰更为显著；而T687A/N691A/S759A突变则通过改变RTP与残基T687、N691及S759间的相互作用，同时影响预插入态和插入态的复合物稳定性。进一步分析表明，RTP核糖1′位氰基(1′-cyano)与T687/N691/S759形成的口袋结构之间的结合相互作用，是调控RTP插入过程的关键分子基础。

该研究揭示了RdRp突变体对核苷酸类似物选择性的精细调控机制，为针对新冠病毒突变株的药物设计与优化提供了重要理论支撑。