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计算机辅助药物设计平台
时间:2018-9-2作者:root 

计算机辅助药物设计平台                   

计算机辅助药物设计(computer aided drug design)是以计算机化学为基础,通过计算机的模拟、计算和预算药物与受体生物大分子之间的关系,设计和优化先导化合物的方法。计算机辅助药物设计大致包括活性位点分析法、数据库搜寻、全新药物设计。本中心于2011年依托于“图书馆式”虚拟实验室建设了计算机辅助药物设计平台,用于科研和教学。该平台包括数据库类单元平台、智能计算类单元平台、反应与合成设计单元平台、化学信息自动搜索引擎单元平台。

1)实验项目

该系统设有4个功能模块,分别为数据库类单元平台、智能计算类单元平台、反应与合成设计单元平台、化学信息自动搜索引擎单元平台,共有实验项目14个,其中,必做实验项目4个,选做实验项目10个。

功能模块

实验项目

数据库类单元平台

小檗碱活性成分信息查询(必做)

黄芩素活性成分信息查询

人参皂苷Rg1活性成分信息查询

大黄素活性成分信息查询

厚朴酚活性成分信息查询

智能计算类单元平台

黄酮类化合物结构解析(必做)

生物碱类化合物结构解析

蒽醌类代表化合物结构解析

皂苷类代表化合物结构解析

香豆素类化合物结构解析

甾体类代表化合物结构解析

反应与合成设计单元平台

基于SYBYL-X 2.0药物设计模块完成经典药物青蒿素的构效关系研究(必做)

基于AMBER12.0模块完成经典药物青蒿素与靶点之间结合形态的认识(必做)

化学信息自动搜索引擎单元平台

利用ChemSearch软件搜索互联网上抗肿瘤药物集群信息

2)功能

数据库类单元平台

以常见天然产物活性成分为例,让学生在该平台单元进行成分信息查询,包含结构式、各种化学名、商品名、别名、外观性质、供货商、价格、疏水常数、质子NMR波谱信息等十八种数据项,让学生熟悉软件的使用,特别是学习NewCom3D软件使用,可作三维结构、子结构、药效团和柔性构象检索,从而。

提高药物设计能力。

②智能计算类单元平台

给予学生未知化合物,利用该平台包含的疏水常数计算软件、碳-13核磁共振谱图模拟系统、质子(H)核磁共振谱图模拟系统、红外/拉曼(IR/Raman)光谱模拟系统、结构自动命名系统、化合物致癌毒性预测系统等进行未知化合物模拟结构解析,提高学生对化合物的解析能力。与此同时引导学生学会处理分析这些海量的数据,并要求熟练掌握常用绘图分析软件如Origin 8.0Sigmaplot 12.0 等软件的使用,提高他们对数据的分析判断的能力,有助于他们在日常工作中学会数据统计分析和绘图。

③反应与合成设计单元平台

利用计算机辅助药物设计平台的SYBYL-X 2.0药物设计模块完成经典药物的构效关系研究,让学生掌握药物构效关系研究的基本方法和思路,深刻领悟并能处理分析生物分子结构等特征。同时利用计算机辅助药物设计平台的AMBER12.0模块完成经典药物与靶点之间结合形态的认识,让学生真实地体会到药物分子是如何与受体上的靶点发生相互作用、如何引起受体结构转变产生药效,并让学生熟练掌握数据库的应用等,提高其新药研发能力。

④化学信息自动搜索引擎单元平台

以抗肿瘤药物信息收集为例,让学生熟练使用该平台单元的ChemSearch软件搜索因特网上所需有价值专业信息,并对收集信息进行快速归类处理,提高研发效率和实际工作能力。

3)成效

目前计算机辅助药物设计已经成为药物设计中的常规方法之一,广泛应用于创新药物先导结构的发现和优化,并取得突破性进展。开展计算机辅助药物设计教学,对于培养药学专业人才、提高科研水平具有一定的意义。软件应用于我校中药学、制药工程、药物制剂专业学生的实验教学中,每年教学服务人数达240余人,实验室开放服务人数超过800人次,