第四节 虚拟筛选-分子对接
- 格式:ppt
- 大小:9.33 MB
- 文档页数:46
文章思路-虚拟筛选、同源建模、分子对接的应用虚拟筛选、同源建模和分子对接是广泛应用于药物研发的常用方法,不仅可以用于药学领域,对于临床和基础医学的老师,在自己的文章内容中加一部分蛋白结构和小分子药物结合的分析内容,也会给文章加分,让研究更出彩。
下面要介绍的案例就是利用化学信息学方法结合验证实验发现小分子拮抗剂的常用套路,快来了解一下吧。
TRPV3(瞬时受体电位香草酸型通道第三亚型)与伤害性感受、热感受等重要生理功能密切相关,发现靶向TRPV3通道的选择性小分子拮抗剂对深入研究TRPV3通道的病生理功能和促进TRPV通道的基础研究和新药靶点研究具有重要的意义。
该研究基于配体的虚拟筛选和生物活性评价发现了新型的TRPV3选择性拮抗剂:V-39。
由于TRPV3晶体结构尚未解析,TRPV3与拮抗剂的活性结合位点尚未确定,因此选择了基于配体的虚拟筛选。
基于配体的虚拟筛选可以快速地评估数百万个分子,基于已知拮抗剂的结构,通过形状/静电匹配方法发现新型的选择性TRPV3拮抗剂。
小分子配体和受体之间的结合相互作用可能导致受体的活化或抑制。
为了发现受体调节剂及其结合构象,在此使用TRPV1的晶体结构作为模板,通过同源建模建构了TRPV3单体模型。
本研究中发现的TRPV3选择性拮抗剂和TRPV3与拮抗剂的结合模式将有助于开发基于TRPV3调节的治疗药物。
研究思路1、第一轮虚拟筛选与生物活性评价第一轮虚拟筛选选择了Specs化合物库,共约27万个化合物,基于已知拮抗剂结构的问询式对Specs化合物库进行ROCS形状相似的高通量虚拟筛选,运用EON将打分排名前10%的化合物进行静电匹配,最后将EON打分排名前1%的化合物进行筛选和生物测活,根据化合物骨架和化学属性的相似性,作者采用Pipeline Pilot and Cluster进行分类分析,最终挑选出36个化合物进行生物活性测试。
经过钙荧光FlexStation实验,发现3个化合物对TRPV3具有拮抗作用,分别为V-13、V-16和V-29。
药物发现中的虚拟筛选与分子对接技术研究1.引言在药物研发领域,虚拟筛选和分子对接技术已经成为一种重要的辅助手段。
通过利用计算机模拟和分析方法,可以加速药物发现过程,提高研发效率。
2.虚拟筛选虚拟筛选是指利用计算机模拟方法从大量的化合物库中预测和筛选出具有潜在生物活性的化合物。
相比于传统的实验筛选方法,虚拟筛选具有速度快、成本低和效率高的优势。
2.1 分子描述符虚拟筛选的第一步是根据分子描述符对化合物进行表示和计算。
分子描述符是用于描述化合物结构、性质和活性特征的数学指标。
常用的分子描述符包括物理性质描述符(如分子量、极性等)、拓扑性质描述符(如拓扑电荷指数、Wiener指数等)和药物性质描述符(如脂溶性、水溶性等)。
2.2 虚拟筛选方法虚拟筛选方法主要包括基于结构相似性的筛选和基于机器学习的筛选。
基于结构相似性的筛选方法通过比较化合物的结构,寻找与已知活性分子相似的候选化合物。
而基于机器学习的筛选方法则是通过构建模型,根据已知结构-活性关系来预测未知化合物的活性。
3.分子对接分子对接是指将小分子与受体分子进行模拟结合,研究二者之间的相互作用及结合方式。
分子对接主要用于研究药物分子与受体之间的结合机制,为药物设计提供重要的结构信息。
3.1 受体准备在分子对接之前,首先需要准备受体的结构信息。
通常采用X射线晶体学、核磁共振等技术获得受体的结构,并通过计算方法进行结构修复和优化。
3.2 小分子库筛选与虚拟筛选类似,分子对接也需要从大量的小分子库中选择潜在的候选分子。
常用的选择方法包括随机选择、结构筛选和虚拟筛选。
3.3 分子对接算法分子对接算法主要包括基于电荷和能量的力场方法和基于搜索算法的蒙特卡洛模拟和分子动力学模拟。
力场方法通过计算分子之间的电荷和能量来预测其结合能及位置。
而搜索算法则是通过多次迭代来探索最优的结合构型。
4.应用与挑战虚拟筛选和分子对接技术在药物研发中已经取得了一定的成果。
它们可以用于新药分子的筛选、药物修饰和功能分析等方面。
蛋白质-适配体相互作用预测的方法蛋白质-适配体相互作用(protein-ligand interaction)是指蛋白质与小分子化合物之间的结合。
这种相互作用在生物医学研究和药物发现中起着重要的作用,因为许多药物的作用机制是通过与蛋白质结合来实现的。
预测蛋白质-适配体相互作用对于药物研发和设计具有重要意义。
目前,有许多方法可以用于预测蛋白质-适配体相互作用,下面将介绍其中一些常用的方法。
1. 分子对接(Molecular Docking)分子对接是通过计算机模拟方法预测蛋白质与小分子化合物之间的结合模式和结合能。
这种方法通过搜索可能的结合构象,并根据得分函数评估每个结合构象的优劣,从而找到最可能的结合模式。
分子对接方法有许多种,包括基于基于力场的方法、基于机器学习的方法和基于结构的方法等。
2. 虚拟筛选(Virtual Screening)虚拟筛选是一种高通量计算方法,用于从大量化合物中筛选出有潜力的药物候选物。
虚拟筛选可以分为结构基/基于构象的筛选和基于药物特征的筛选。
结构基/基于构象的筛选利用蛋白质和化合物的结构信息进行筛选,例如通过分子对接预测蛋白质和化合物之间的结合能。
基于药物特征的筛选则是通过计算化合物的物理化学性质和药物特征来评估其活性。
3. 机器学习方法(Machine Learning)机器学习是一种通过从已有数据中学习模式来预测新数据的方法。
在蛋白质-适配体相互作用的预测中,机器学习可以利用已有的蛋白质-适配体结合数据,通过训练模型来预测新的蛋白质-适配体结合关系。
机器学习方法具有高通量和快速的优势,可以在较短的时间内生成预测结果。
4. 综合方法(Integrative approaches)综合方法是将多种方法和数据进行整合,以提高蛋白质-适配体相互作用的预测准确性和可靠性。
综合方法可以结合分子对接方法、机器学习方法和结构生物学方法等,利用多种信息源来预测蛋白质-适配体的相互作用。
基于分子对接的虚拟筛选方法的评测、优化和应用基于分子对接的虚拟筛选是一种计算药物设计的方法,用于预测小分子化合物与蛋白质的结合亲和力。
这个方法的评估、优化和应用涉及多个方面,包括分子对接算法的性能、虚拟筛选库的选择、结果的验证等。
1. 性能评估:1.1 分子对接算法性能评估:•准确性评估:使用已知结合模式的蛋白质-小分子配对进行验证,比较预测与实验结果的一致性。
•灵敏度和特异性:分析对接结果的灵敏度(真阳性率)和特异性(真阴性率)。
• ROC曲线:绘制接受者操作特性(Receiver Operating Characteristic, ROC)曲线,评估对接方法的整体性能。
1.2 虚拟筛选性能评估:•受体覆盖率:确保虚拟筛选库覆盖多样的生物活性区域,提高发现新化合物的机会。
• Enrichment分析:评估虚拟筛选的富集效果,即在筛选库中是否成功捕获具有生物活性的化合物。
2. 优化方法:2.1 算法参数调整:• Grid-based vs. Docking-based:调整对接网格的密度,优化对接算法参数。
•后处理技术:使用分子动力学模拟等技术进行后处理,提高对接结果的稳定性。
2.2 虚拟筛选库的优化:•多样性:优化虚拟筛选库,确保包含多样性的生物活性化合物。
• ADME/T性质:集成药代动力学/毒性(ADME/T)预测,筛选出更具药用潜力的化合物。
3. 应用:3.1 新药发现:•虚拟筛选库的建立:创建包含大量化合物的虚拟筛选库,用于新药发现。
•结合实验验证:通过实验验证,确认虚拟筛选结果的可靠性。
3.2 药物再设计:•结合药物设计:使用对接结果指导药物设计,改进已有药物或设计新的药物分子。
3.3 蛋白质结构解析:•蛋白质构象分析:通过对接结果,研究蛋白质的构象变化,揭示蛋白质与小分子结合的机制。
总体而言,基于分子对接的虚拟筛选方法的评估、优化和应用需要综合考虑算法性能、虚拟筛选库的质量、实验验证等多个方面。
分子对接虚假筛选植物多酚流程一、确定多酚类物质在分子对接虚假筛选植物多酚流程的开始,我们需要首先确定目标多酚类物质。
这些物质可能来自植物的各个部分,如叶子、果实、种子等。
在确定目标多酚类物质时,我们需要对植物进行深入的化学成分分析,并了解其可能的药理活性。
二、构建分子对接模型在确定了目标多酚类物质后,我们需要构建分子对接模型。
这一步骤是为了将目标多酚类物质与可能的靶点进行对接,从而预测它们之间的相互作用。
我们通常使用专业的计算机建模软件来构建这些模型,并进行多种计算来评估它们的稳定性和亲和力。
三、虚拟筛选在构建了分子对接模型后,我们可以通过虚拟筛选来寻找可能的多酚类物质。
这个步骤是通过计算机模拟技术,将大量的多酚类物质与可能的靶点进行对接,并根据亲和力大小对它们进行排序。
通过这种方法,我们可以快速筛选出可能具有药理活性的多酚类物质。
四、活性评价在虚拟筛选后,我们需要对筛选出的多酚类物质进行活性评价。
这个步骤是通过实验来验证这些物质的生物活性。
我们通常会采用细胞模型或动物模型来进行实验,观察它们对生物体的影响。
同时,我们也会对这些物质的毒性进行评价。
五、结构优化在活性评价后,如果发现某些多酚类物质具有药理活性,我们会对它们的结构进行优化。
这个步骤是为了提高这些物质的稳定性和亲和力,同时降低它们的毒性和副作用。
我们通常会通过计算机模拟技术来进行结构优化,并对优化后的物质进行再次的分子对接和活性评价。
六、重复筛选与评价在结构优化后,我们会重复前面的虚拟筛选和活性评价步骤,对优化后的多酚类物质进行再次的筛选和评价。
这个步骤是为了确保优化后的物质仍然具有药理活性,并且比原来的物质更具优势。
通过重复筛选与评价,我们可以最终确定具有药理活性的多酚类物质及其最优结构。
总结:分子对接虚假筛选植物多酚流程是一个复杂而又严谨的过程,需要经过多个步骤和评估。
通过这个流程,我们可以有效地从植物中筛选出具有药理活性的多酚类物质,并为后续的药物研发提供有力的支持。
分子对接指南分子对接是指两个或多个分子(通常是蛋白质和核酸)之间通过某些相互作用力(如氢键、静电相互作用、范德华力等)结合形成复合物的过程。
在药物设计、生物物理学、生物化学等领域中,分子对接是一种重要的研究方法。
下面是分子对接的一些基本步骤:1. 准备分子模型:确定参与对接的分子,并构建其三维模型。
2. 选择对接算法:常用的对接算法包括刚性对接和柔性对接。
3. 生成构象:为目标分子生成大量的可能构象。
4. 计算相互作用能:计算目标分子与受体分子之间的相互作用能,以评估其结合能力。
5. 筛选最佳构象:根据相互作用能等因素筛选出最佳的对接构象。
6. 分析结果:对最佳构象进行分析,以了解其结合模式和作用机制。
在进行分子对接时,需要注意以下几点:1. 选择合适的对接算法和参数:根据具体情况选择合适的对接算法和参数,以获得准确的对接结果。
2. 考虑分子的柔性:分子通常具有一定的柔性,因此在对接时需要考虑分子的柔性。
3. 处理大分子体系:对于较大的分子体系,需要使用合适的算法和硬件设备来加速计算。
4. 分析对接结果的可靠性:对接结果需要经过仔细的分析和验证,以确保其可靠性。
分子对接是一项复杂的任务,需要综合运用多种技术和方法。
分子对接的结果可以用于多种用途,以下是一些常见的应用:1. 药物设计:分子对接可以帮助研究人员发现新的药物靶点,并设计出能够与靶点结合的候选药物分子。
2. 生物分子相互作用研究:分子对接可以用来研究生物分子之间的相互作用,例如蛋白质-蛋白质相互作用、蛋白质-DNA 相互作用等。
3. 药物筛选:通过分子对接,可以筛选出能够与特定靶点结合的化合物,从而为药物研发提供候选化合物。
4. 蛋白质结构预测:分子对接可以用来预测蛋白质的三维结构,特别是在没有晶体结构的情况下。
5. 分子机制研究:分子对接可以帮助研究人员了解分子之间的相互作用机制,从而深入理解生物过程和疾病发生的机制。
总之,分子对接是一种重要的计算方法,在药物设计、生物分子相互作用研究、药物筛选、蛋白质结构预测和分子机制研究等领域都有广泛的应用。