流行|对接程序,是基于计算机辅助结构的药物设计最流行的工具

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新药开发的初始阶段是发现作为特定靶蛋白抑制剂的分子:它们阻断与疾病相关的蛋白质的活性位点 , 从而治愈疾病 。 对接程序是基于计算机辅助结构的药物设计最流行的工具 。 此类程序将配体定位在靶蛋白中并估计蛋白质配体结合能 。 蛋白质配体结合自由能的准确计算是基于计算机辅助结构的药物设计中分子建模的关键问题 。 只有精度很高 , 才有可能在计算机建模的基础上进行抑制剂优化 。



【流行|对接程序,是基于计算机辅助结构的药物设计最流行的工具】如果达到这样的准确性 , 药物的有效性纳米平衡未结合的蛋白质、未结合的配体及其复合物应主要出现在低能量最小值中 。 如果这些最小值被足够高的壁垒隔开 , 则各自的配置积分只能在蛋白质、配体及其复合物的低能量局部的最小值上进行 。 如果准确地找到了这样的最小值 , 则整个配置积分可以计算为各个分子系统的最小值的配置积分之和 。 因此 , 新一代对接程序的主要任务是为给定的力场或能量计算的其他方法找到蛋白质、配体及其复合物的低能量的最小值 。



在低能极小值搜索过程中 , 在给定力场或量子化学方法的框架内 , 为每个构象计算分子系统的能量 。 我们将此类程序称为无网格或直接广义对接程序 。 术语“广义”表示程序找到给定分子系统的整个低能量最小值谱 , 而不是仅获得全局能量最小值 。 显然 , 错误的定位不能精确的找到配体 。 因此 , 如果我们想要达到蛋白质配体结合能计算的高精度 , 首先我们必须达到对接过程的高精度定位 。



首先 , 针对16种测试蛋白质配体复合物和不同的能量计算方法开发并验证了FLM直接广义对接程序 。 这个程序需要大量的计算资源来挑选出所有的低能量最小值 。 对于所有测试复合物 , 将天然配体对接到各自的蛋白质中 。 已经表明 , 当在真空中使用力场计算能量时 , 对接范例仅适用于少数蛋白质配体复合物 , 只有这几个复合体的对接精度才高 。 然而 , 如果在连续溶剂模型的框架中考虑与水的相互作用 , 则可以为更复杂的复合物实现高对接精度 。



其次 , 我们开发了基于新型张量序列全局优化方法的新对接算法 , 在对接程序中实现 , 并成功验证了真空和刚性蛋白质中的力场 。 全局优化也被用于并行的对接程序 , 该程序使用可移动的蛋白质原子将灵活的配体对接到目标蛋白质中 。 在对接过程中的同时 , 平等地考虑了蛋白质和配体原子的移动性 , 并且已经表明 , 它可以成功地将类药物配体定位到具有几十个可移动原子的蛋白质中 。



换句话说 , 全局能量最小值出现在维度等于157的多维能量表面上 , 并且各自的配体位姿接近结晶蛋白质配体复合物中的天然配体位置 。 据透露 , 当力场被最近的量子化学方法被溶剂模型取代时 , 对接定位精度显著提高 。 同样 , 滤波器基于量子化学半经验的方法展示了与八个经典力场相比的最佳对接性能 。 然而 , 获得的结果不包括力场方法 , 这些方法已经被测试 , 具有非常丰富的最小值 。