Neo-14 DS 藥物發(fā)現(xiàn)與生物大分子計算模擬平臺

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創(chuàng)騰科技專注于生命科學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域信息化的開拓與創(chuàng)新。通過 AI 及移動互聯(lián)技術(shù)，我們?yōu)閺V大用戶提供：計算模擬與數(shù)據(jù)建模、科研創(chuàng)新及質(zhì)量合規(guī)等*的信息化解決方案，全面提升企業(yè)的研發(fā)效能和數(shù)字化轉(zhuǎn)型價值。在中國，已有千余家生命科學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域的機(jī)構(gòu)選擇了創(chuàng)騰科技的產(chǎn)品和服務(wù)，包括國內(nèi)的制藥企業(yè)、新藥研發(fā)合同服務(wù)企業(yè)、石化企業(yè)以及高校、科研院所。

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  Discovery Studio 藥物發(fā)現(xiàn)與生物大分子計算模擬平臺  
Discovery Studio（簡稱DS），由創(chuàng)騰科技提供國內(nèi)代理及服務(wù)。它基于 Windows/Linux 系統(tǒng)，面向生命科學(xué)領(lǐng)域的新一代分子模擬軟件/計算機(jī)輔助藥物設(shè)計軟件。服務(wù)于生命科學(xué)領(lǐng)域的實驗生物學(xué)家、藥物化學(xué)家、結(jié)構(gòu)生物學(xué)家、計算生物學(xué)家和計算化學(xué)家，應(yīng)用于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能研究，以及藥物發(fā)現(xiàn)。為科學(xué)家提供易用的蛋白質(zhì)模擬、藥物設(shè)計與優(yōu)化工具。通過高質(zhì)量的圖形界面、經(jīng)多年驗證的科學(xué)算法以及集成的環(huán)境，DS 將實驗數(shù)據(jù)的保存、管理與專業(yè)水準(zhǔn)的建模、模擬工具集成在一起，為研究隊伍的合作與信息共享提供平臺。

Discovery Studio 的主要模擬功能包括：

  •  生物大分子：蛋白/核酸的序列分析、蛋白進(jìn)化分析、蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的預(yù)測與模擬、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)表面電荷分析及 pKa 值預(yù)測、膜蛋白的結(jié)構(gòu)預(yù)測與模擬、抗體的設(shè)計與分析、蛋白理性設(shè)計、虛擬氨基酸突變、二硫鍵預(yù)測、丙氨酸掃描、飽和突變、蛋白聚集效應(yīng)預(yù)測、核酸的設(shè)計與模擬、蛋白（核酸）-蛋白（核酸）相互作用、X-ray 晶體結(jié)構(gòu)解析等；

  •  計算化學(xué)：分子力學(xué)計算和分子動力學(xué)模擬、量子力學(xué)/分子力學(xué)（QM/MM）計算等；

  •  基于靶標(biāo)結(jié)構(gòu)藥物設(shè)計：配體-靶標(biāo)相互作用（分子對接）、全新藥物設(shè)計、me too/me better 藥物設(shè)計、分子對接、基于結(jié)構(gòu)的虛擬篩選、基于片段的藥物設(shè)計等；

  •  基于配體藥物設(shè)計部分：*基于配體的藥效團(tuán)設(shè)計、基于配體-受體復(fù)合物的藥效團(tuán)設(shè)計、化合物數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建和篩選、藥效團(tuán)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建與保存、基于藥效團(tuán)數(shù)據(jù)庫的反向找靶、定量構(gòu)效關(guān)系（QSAR/QSPR）、構(gòu)效關(guān)系分析（MMP）、虛擬組合化學(xué)庫的設(shè)計與分析、類藥性篩選、化合物構(gòu)象搜索和分析、化合物 ADMET 性質(zhì)預(yù)測等；

      基于上述模擬功能，Discovery Studio 的應(yīng)用涵蓋藥物、化學(xué)、生物三大學(xué)科，研究領(lǐng)域包括：疾病的發(fā)病機(jī)理研究、新藥發(fā)現(xiàn)和設(shè)計、生物信息學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)、酶學(xué)、免疫學(xué)、病毒學(xué)、蛋白質(zhì)工程、腫瘤研究等。

  Discovery Studio 功能模塊簡介  

基本界面和顯示模塊

  •  Discovery Studio Standalone

  •  Discovery Studio Visualizer Client

  •  Pipeline Pilot Server

  •  Discovery Studio Visualizer

  •  ActiveX Control

蛋白質(zhì)模建及模擬模塊

  •  DS MODELER

  •  DS Protein Refine

  •  DS Protein Families

  •  DS Protein Health

  •  DS Sequence Analysis

  •  DS Protein Docking

  •  DS Biopolymer

  •  DS Aggregation

分子力學(xué)、分子動力學(xué)、分子力學(xué)/量子力學(xué)模擬模塊

  •  DS CHARMm

  •  DS CHARMm Lite

  •  DS CFF （高級II類力場）

  •  DS MMFF （Merck Molecular Force Field）

  •  DS Analysis

  •  DS QUANTUMm

基于結(jié)構(gòu)的藥物發(fā)現(xiàn)和設(shè)計模塊

  •  DS Flexible Docking

  •  DS LigandFit

  •  DS LibDock

  •  DS LigandScore

  •  DS CDOCKER

  •  DS GOLD interface

基于片段的藥物設(shè)計模塊

  •  DS Ludi

  •  DS De Novo Evolution

  •  DS MCSS

  •  DS Grow Scaffold

  •  DS Replace Fragment

基于藥效團(tuán)的藥物發(fā)現(xiàn)和設(shè)計模塊

  •  DS Catalyst Conformation

  •  DS Catalyst Hypothesis

  •  DS Catalyst Shape

  •  DS Catalyst Score

  •  DS Catalyst Structure Based Pharmacophore （SBP）

  •  DS Catalyst DB Build

  •  DS Catalyst DB Search

  •  DS De Novo Ligand Builder

  •  PCDB （PharmaCoreDB）

  •  PharmaDB

基于小分子的藥物發(fā)現(xiàn)和設(shè)計模塊

  •  DS QSAR，DS QSAR+

  •  DS DMOL3 Descriptor

  •  DS Library Design

  •  DS ADMET

  •  DS TOPKAT

生物大分子 X-ray 晶體結(jié)構(gòu)解析模塊

  •  DS X-RAY

  基本界面和顯示模塊  

  •  Discovery Studio Standalone

可視化界面，是利用 Discovery Studio 軟件進(jìn)行分子設(shè)計和模擬的基礎(chǔ)，支持“服務(wù)器（server）- 客戶端（client）”安裝在同一臺機(jī)器上的運行模式。與 Pipeline Pilot Server 結(jié)合在一起，提供化學(xué)/生物學(xué)數(shù)據(jù)顯示、動態(tài)變化展示、三維作圖、動畫的輸出等顯示功能，及許多其它模擬分析功能，如三維分子的構(gòu)建、受體結(jié)合口袋的快速顯示、基于 MMP 方法的 SAR 分析、基于化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行片 Me too/Me better 藥物設(shè)計、基于電子等排體替換的骨架躍遷以及二硫鍵突變位點預(yù)測。

  •  Discovery Studio Visualizer Client

“服務(wù)器（server）-客戶端（client）”運行模式中、客戶端的可視化界面，用于訪問和使用服務(wù)器端的 Discovery Studio 軟件。必須與服務(wù)器端配置的Pipeline Pilot Server 協(xié)同工作，為用戶提供數(shù)據(jù)、工作流程和計算資源的共享。

  •  Pipeline Pilot Server

軟件的計算服務(wù)器端。

  •  Discovery Studio Visualizer

免費的分子結(jié)構(gòu)顯示和分析軟件，包含 Discovery Studio Visualizer Client 的部分顯示功能，但無法與計算服務(wù)器 Pipeline Pilot 連接。此產(chǎn)品通過注冊下載獲得。

  •  ActiveX Control

免費的分子三維結(jié)構(gòu)顯示插件。適用于 Windows 環(huán)境，該插件可以幫助用戶在 IE、Powerpoint 中直接顯示和分析分子的三維結(jié)構(gòu)。此產(chǎn)品通過注冊下載獲得。

蛋白質(zhì)模建及模擬模塊

  •  DS MODELER

只要給出未知結(jié)構(gòu)序列與另一個已知三維結(jié)構(gòu)且具有一定同源性的蛋白，利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的快速同源模建方法，便可自動并快速預(yù)測蛋白結(jié)構(gòu)?？深A(yù)測的蛋白結(jié)構(gòu)類型包括酶、抗體、跨膜蛋白。對于靶標(biāo)發(fā)現(xiàn)及蛋白家族功能結(jié)構(gòu)分析，MODELER 是一個理想的解決方案。用 MODELER 還可以模擬蛋白突變，進(jìn)行 loop 區(qū)模建及基于結(jié)構(gòu)的比對并構(gòu)建有配體結(jié)合的蛋白結(jié)構(gòu)模型。結(jié)合 Sequence Analysis 模塊，可以全自動完成抗體 Fab 區(qū)、Framework 區(qū)以及全長抗體結(jié)構(gòu)的模建。結(jié)合 Discovery Studio 里模擬及以結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的藥物設(shè)計的功能模塊，用 MODELER 還可以深入研究蛋白結(jié)構(gòu)及功能的關(guān)系。同時，MODELER 程序支持并行計算。

  •  DS Protein Refine

利用 CHARMm 對模建好的蛋白質(zhì)進(jìn)行側(cè)鏈和 loop 區(qū)的優(yōu)化，提高蛋白同源模型的準(zhǔn)確性。

  •  DS Protein Families

分析蛋白家族蛋白序列的保守模式以及在三維結(jié)構(gòu)上保守殘基的位置，可以在分子水平上更好地了解到蛋白功能機(jī)制。Protein Families 簡單易用的流程（protocols），也可一步步地引導(dǎo)用戶進(jìn)行分析，從蛋白家族的序列或結(jié)構(gòu)比對，到進(jìn)化蹤跡分析。而進(jìn)化蹤跡分析包括用分層聚類的方法來建立蛋白家族系統(tǒng)樹（phylogenetic tree）圖以及把這些得到的功能注釋信息畫到你的三維結(jié)構(gòu)上去。進(jìn)行序列比對時，允許根據(jù)需要對比對結(jié)果添加約束，提高活性部位關(guān)鍵殘基的比對效果。

  •  DS Protein Health

蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)合理性評價工具。Protein Health 模塊運用 Profiles 三維方法，通過將三維結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)環(huán)境與特定氨基酸殘基的優(yōu)先外界環(huán)境相比較，獲得相關(guān)結(jié)構(gòu)性質(zhì)與氨基酸序列信息之間的關(guān)系。通過 Protein Health 模塊的分析，用戶可以方便快速地找到蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中不合理的區(qū)域。

  •  DS Sequence Analysis

與功能已知的其它蛋白序列進(jìn)行比對，是確定蛋白生物功能的第1步。用 Sequence Analysis 可以讓用戶使用 BLAST 及 PSI-BLAST 算法來搜索本地數(shù)據(jù)庫或者 NCBI 網(wǎng)上數(shù)據(jù)庫，確定蛋白序列的同源區(qū)域。搜索結(jié)果在交互的報告格式里顯示以方便進(jìn)行進(jìn)一步的分析及在其它 Discovery Studio 模塊里面的使用?；谏鲜龇治鲂蛄蟹治鼋Y(jié)果，可以進(jìn)行進(jìn)化樹的構(gòu)建和分析。Discovery Studio 同時還支持抗體建模中 CDR loop 區(qū)的數(shù)據(jù)庫搜索、識別和注釋功能。

  •  DS Protein Docking

快速而準(zhǔn)確的蛋白-蛋白復(fù)合物結(jié)構(gòu)預(yù)測工具。Protein Docking 采用經(jīng)典可靠的 ZDOCK 算法預(yù)測蛋白-蛋白復(fù)合物結(jié)構(gòu)。共包括 ZDOCK、ZRANK、RDOCK 三個計算模塊。ZDOCK 用于蛋白-蛋白剛性對接，RDOCK 則基于 CHARMm 能量小化方法優(yōu)化 ZDOCK 得到的結(jié)構(gòu)。Discovery Studio 中還提供 Process Pose protocol 等強(qiáng)大的分析工具（ZRANK），實現(xiàn)對 ZDOCK 結(jié)果進(jìn)行包括聚類分析在內(nèi)的分析功能，幫助用戶方便快速地縮小范圍，鎖定感興趣的復(fù)合物結(jié)構(gòu)。

  •  DS Biopolymer

DS Biopolymer 模塊整合了 Delphi 功能，為用戶提供操作簡單易學(xué)且實用的模型搭建以及生物大分子靜電勢分析工具。DS Biopolymer 可用于搭建和修飾蛋白質(zhì)和小肽分子、將蛋白質(zhì)復(fù)合物分成不同的組分、快速產(chǎn)生肽類或蛋白質(zhì)分子的性質(zhì)分析報告、計算大分子和小分子的靜電勢分布和溶劑化能以及蛋白氨基酸殘基 pKa 值的計算等方面。DS Biopolymer 產(chǎn)生的小分子以及生物大分子模型可以在 DS 藥物發(fā)現(xiàn)與生物大分子計算模擬平臺其他模塊中進(jìn)行進(jìn)一步的分析。在 X-ray 晶體結(jié)構(gòu)分析領(lǐng)域，該模塊不僅可以用來夠解析蛋白質(zhì)模型（使用 X-BUILD 技術(shù)）與 X-ray 電子密度圖的匹配性，還可以用來合理放置配體（使用 X-LIGAND 技術(shù)）的位置。

  •  DS Aggregation

預(yù)測抗體、蛋白、多肽等生物類型的藥物在制造、生產(chǎn)過程的聚集效應(yīng)，從而確定其穩(wěn)定性。通過預(yù)測影響蛋白自聚集的氨基酸位點，來進(jìn)行氨基酸突變，從而實現(xiàn)蛋白設(shè)計與優(yōu)化。

分子力學(xué)、分子動力學(xué)、分子力學(xué) / 量子力學(xué)模擬模塊

  •  DS CHARMm

工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的分子力學(xué)及動力學(xué)程序?；诠鸬?CHARMM 模擬引擎，CHARMm不斷開發(fā)升級并增加的功能。利用經(jīng)典而強(qiáng)大的CHARMm計算引擎及CHARMm系列力場，進(jìn)行分子動力學(xué)模擬，動態(tài)研究蛋白、核酸、糖類、脂質(zhì)、多肽、小分子及相應(yīng)的復(fù)合物等多種分子在不同環(huán)境和狀態(tài)下的熱力學(xué)及動力學(xué)特性?；贒S CHARMm還可以采用虛擬的丙氨酸掃描（computational alanine scanning）、飽和突變（Saturated Mutation）方法分析氨基酸突變對蛋白質(zhì)熱穩(wěn)性、受體蛋白-配體親和力的影響，從而快速高效地進(jìn)行蛋白質(zhì)設(shè)計與優(yōu)化。在Discovery Studio中CHARMm也可應(yīng)用于基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計模塊?；贑HARMm的對接算法CDOCKER可以精確預(yù)測蛋白-配體相互作用關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，利用CHARMm還可以進(jìn)行考慮藥效團(tuán)限制的分子對接。同時，通過熵的計算可以進(jìn)一步提高M(jìn)M-GBSA和MM-PBSA受體-配體結(jié)合自由能計算的準(zhǔn)確性。用戶可以使用CHARMm組件定制復(fù)雜的模擬流程，也可以將該流程與其它計算應(yīng)用軟件整合在一起使用。支持CHARMm、charmm36、charmm27、charmm22、charmm19力場，可模擬多種Poisson-Boltzmann （PB）和Generalized Born （GB）類型的隱形溶劑模型。支持并行計算。在DS4.0版本中又引入了NAMD模擬引擎，使得計算速度更快。

  •  DS CHARMm Lite

用 CHARMm Lite 預(yù)測配體與受體親合力，可得到配體更加精確的打分及排序。CHARMm Lite 也可用經(jīng)過驗證的 CHARMm、CFF 或 MMFF 力場及其它幾個優(yōu)化算法進(jìn)行原位的配體優(yōu)化，它的應(yīng)用還可擴(kuò)展到大量配體的高通量分析。所有的工作都可以在后臺并行計算。

  •  DS CFF （高級II類力場）

第二類全原子力場，可以應(yīng)用于蛋白、核酸、糖類、脂質(zhì)、多肽等大部分生物分子及小分子結(jié)構(gòu)的模擬研究。

  •  DS MMFF （Merck Molecular Force Field）

來自于從頭計算和實驗數(shù)據(jù)的第二類力場，專為準(zhǔn)確處理構(gòu)象能和非鍵相互作用而設(shè)計，用于配體或有機(jī)小分子的模擬研究。

  •  DS Analysis

分子動力學(xué)結(jié)果分析和顯示模塊。能夠分析和顯示蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)與配體復(fù)合物的分子動力學(xué)軌跡文件，包括對軌跡進(jìn)行主成分分析，計算徑向分布函數(shù)等?？梢詫⒌鞍踪|(zhì)、蛋白質(zhì)-配體復(fù)合物的軌跡文件以動態(tài)、曲線圖和表格的方式表現(xiàn)出來。Analysis 模塊可以幫助用戶很好地理解酶催化機(jī)制、受體激活以及細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中分子構(gòu)象與能量間的相互影響。在研究受體-配體相互作用時，能夠?qū)Ψ肿訉拥慕Y(jié)果進(jìn)行快速聚類分析。

  •  DS QUANTUMm

使用量子力學(xué)/分子力學(xué)（QM/MM）方法可以從電子水平精確優(yōu)化靶標(biāo)蛋白-配體復(fù)合物中，結(jié)合位點處的構(gòu)象和能量，計算精度高于單純的力學(xué)優(yōu)化。其中量化方法采用基于密度泛函理論的 DMOL3 程序，力學(xué)優(yōu)化采用 CHARMm 。需要用戶定義相應(yīng)的 QM 區(qū)和 MM 區(qū)。

基于結(jié)構(gòu)的藥物發(fā)現(xiàn)和設(shè)計模塊

  •  DS Flexible Docking

受體柔性對接工具（“體柔性對接工具（“e D 對接工具），可以實現(xiàn)配體與受體雙柔性對接，模擬配體與受體結(jié)合時的“誘導(dǎo)——契合“效應(yīng)。Flexible Docking 模塊先對蛋白活性口袋的側(cè)鏈產(chǎn)生多個構(gòu)象，然后將配體對接到受體的活性口袋當(dāng)中，后對得到的配體-受體復(fù)合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。Flexible Docking 大的優(yōu)勢在于準(zhǔn)確，可以精細(xì)地研究配體-受體的相互作用信息，適合于作用機(jī)理研究。需要 DS CHARMm， DS LibDock， DS Catalyst Conformation， DS Protein Refine 模塊支持。

  •  DS LigandFit

基于形狀匹配的分子對接程序，采用模擬特卡羅方法對小分子的柔性進(jìn)行采樣。LigandFit 模塊可以方便快速地將小分子化合物對接到生物大分子的活性位點中，是一個快速、靈活的分子對接程序，可以考慮配體結(jié)合取向、結(jié)合構(gòu)象以及形狀匹配等多種因素。LigandFit 在高通量虛擬篩選時可并行計算。同時具有設(shè)置 interaction filter 的功能。

  •  DS LibDock

快速的分子對接工具，適用于對大規(guī)模數(shù)據(jù)庫進(jìn)行快速精確的虛擬篩選。LibDock 根據(jù)小分子構(gòu)象與受體相互作用熱區(qū)（Hotspot）匹配的原理將這些構(gòu)象對接到受體的結(jié)合口袋當(dāng)中，其大的優(yōu)勢在于速度快，可以并行運算，適合于進(jìn)行大規(guī)模虛擬篩選，與 DS Catalyst Conformation 中的 CAESAR 等快速生成構(gòu)象的方法結(jié)合使用更佳。

  •  DS LigandScore

采用經(jīng)過驗證的打分函數(shù)以及特定的描述符，評價受體-配體間的相互作用。通過對 LigandFit 對接結(jié)果的分析，可幫助用戶確定結(jié)合模式方面可能存在的問題，區(qū)分正確或錯誤的結(jié)合構(gòu)象，把不同結(jié)合構(gòu)象的配體依次排序以供篩選或合成使用?？勺远x參數(shù)，可將所有設(shè)置保存并與其他使用者共享。LigandScore 在高通量的虛擬篩選時也可并行計算。

  •  DS CDOCKER

是基于 CHARMm 的對接程序，采用 soft-core potentials 以及 optional grid representation 將配體分子與受體活性位點進(jìn)行對接。首先采用動力學(xué)的方法隨機(jī)搜索小分子構(gòu)象，隨后采用模擬退火的方法將各個構(gòu)象在受體活性位點區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化，從而使對接結(jié)果更加準(zhǔn)確。Dock Ligands （Pharmacophore Restraints and CHARMm）方法還可以在使用 CHARMm 力場進(jìn)行對接的過程中考慮藥效團(tuán)的限制，這一功能的實現(xiàn)需要 DS CHARMm 和 DS Catalyst Score 的支持。

  •  DS GOLD interface

DS 藥物發(fā)現(xiàn)與生物大分子計算模擬平臺提供了 GOLD 程序的接口，并提供了設(shè)置 interaction filter 的功能。需要用戶有 GOLD 軟件才能使用。

基于片段的藥物設(shè)計模塊

  •  DS Ludi

全新藥物分子設(shè)計工具。使用 Ludi 來發(fā)現(xiàn)新的具有潛在活性的化合物，可節(jié)省研究者大量的時間。Ludi 強(qiáng)大的設(shè)計工具允許使用者在實驗分析之前模擬篩選，并允許對已有的化合物進(jìn)行改造。Ludi 易于操作，它包含有 drug-like 片段庫，同時也允許用戶將自己的分子片段加入到片段庫中。

  •  DS De Novo Evolution

在 Ludi 連接模式基礎(chǔ)上發(fā)展而來的基于受體的小分子藥物從頭設(shè)計方法。在給定母核結(jié)構(gòu)的情況下，DS De Novo Evolution 可以自動地為研究人員設(shè)計潛在的與受體有高親和力的小分子化合物，大大縮短了全新小分子藥物發(fā)現(xiàn)及改造的周期。DS De Novo Evolution 能夠在一定分子骨架的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)與受體結(jié)合位點結(jié)構(gòu)和化學(xué)特征互補(bǔ)的全新小分子，并可以進(jìn)行不同層次的優(yōu)化，包括分子水平和片段水平，是設(shè)計 Me-Better 類藥物分子的有力工具。同時使用者可以用試劑價格或象藥性等原則來限定所設(shè)計連接點上的取代基，通過這種方法設(shè)計得到的分子可以是易于實驗合成的或者是具有更好的藥代動力學(xué)性質(zhì)的。

  •  DS MCSS

基于片段的藥物設(shè)計工具?？梢詫⒍鄠€分子片段同時對接進(jìn)入蛋白質(zhì)的結(jié)合位點，尋找片段的*結(jié)合位置區(qū)域，是強(qiáng)有力的全新藥物設(shè)計工具，也可以用來表征和分析蛋白質(zhì)結(jié)合位點處的特性。這一功能的實現(xiàn)需要 DS CHARMm Lite。

  •  DS Grow Scaffold

基于藥化反應(yīng)生長片段工具。能夠選取配體分子中某個原子或者某一個基團(tuán)作為反應(yīng)位點，選取經(jīng)典的藥化反應(yīng)，如：酰胺合成反應(yīng)、醚合成反應(yīng)?？蛇x擇性的采用 MM-GBMV/SA 模型優(yōu)化配體分子和/或選取的部分蛋白分子側(cè)鏈。采用*的受體藥效基因特征指紋的方法探測受體-配體相互作用。后根據(jù)蛋白口袋匹配特性枚舉化合物并進(jìn)行帕累托優(yōu)化。

  •  DS Replace Fragment

基于電子等排體替換的骨架躍遷工具?？梢栽谟惺荏w蛋白結(jié)構(gòu)的指導(dǎo)下進(jìn)行或者脫離蛋白結(jié)構(gòu)的需要單獨進(jìn)行?？蛇x擇性的采用 MM-GBMV/SA 模型優(yōu)化配體分子和/或選取的部分蛋白分子側(cè)鏈。采用*的受體藥效基因特征指紋的方法探測受體-配體相互作用。也可以選擇性的采用用戶自定義的分子描述符以基于結(jié)構(gòu)相似性對分子進(jìn)行排序和過濾。后根據(jù)蛋白口袋匹配特性枚舉化合物并進(jìn)行帕累托優(yōu)化。

基于藥效團(tuán)的藥物發(fā)現(xiàn)和設(shè)計模塊

  •  DS Catalyst Conformation

多樣、*且快速的構(gòu)象模型生成工具，可以選擇采用 Polling 或 CAESAR 算法，也可采用系統(tǒng)搜索或隨機(jī)方法生成構(gòu)象，生成的構(gòu)象可用于產(chǎn)生藥效團(tuán)模型或進(jìn)行數(shù)據(jù)庫搜索。

  •  DS Catalyst Hypothesis

對一組化合物進(jìn)行基于特性結(jié)構(gòu)的比對并自動生成藥效團(tuán)模型的工具。這些特性結(jié)構(gòu)包括親疏水性基團(tuán)、氫鍵給體/受體和正/負(fù)電荷基團(tuán)等。產(chǎn)生藥效團(tuán)模型時如果提供具體的活性數(shù)據(jù)，可以產(chǎn)生 3D-QSAR 藥效團(tuán)并用之來預(yù)測新化合物的活性，如果在產(chǎn)生藥效團(tuán)的過程中考慮排除體積，從而引入受體占有空間位阻的信息，精修后得到的藥效團(tuán)模型可以提高預(yù)測能力；產(chǎn)生藥效團(tuán)模型時如果不提供具體的活性數(shù)據(jù)，可根據(jù)化合物和藥效團(tuán)疊合、匹配的情況對候選分子或三維數(shù)據(jù)庫搜尋結(jié)果的活性進(jìn)行定性的評價。對于已知受體-配體結(jié)合模式的晶體結(jié)構(gòu)復(fù)合物，用戶可以基于該復(fù)合物真實的相互作用特性直接產(chǎn)生具有選擇性的藥效團(tuán)模型。

  •  DS Catalyst Shape

用一個特定化合物的形狀作模板，確定可能與此模板具有相似形狀的化合物。該模塊是對基于化學(xué)特征藥效團(tuán)搜尋方法的一個有效補(bǔ)充。

  •  DS Catalyst Score

提供了分子和藥效團(tuán)之間比較、疊合的工具，快速地評價或排序?qū)嶒灥玫降幕驍?shù)據(jù)庫中的化合物。

  •  DS Catalyst Structure Based Pharmacophore （SBP）

基于受體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生精準(zhǔn)的藥效團(tuán)模型。SBP 從受體位點的特性直接得到相互作用位點圖，并且將這個信息轉(zhuǎn)化成適用于快速三維數(shù)據(jù)庫檢索的藥效團(tuán)模型。這些相互作用位點圖還可以進(jìn)行編輯、分類，以確保只有重要的信息會被保留下來用于虛擬篩選。同時 SBP 中還可考慮受體活性位點處氨基酸殘基的空間排布，使得通過虛擬篩選得到的分子不僅滿足和受體結(jié)合位點化學(xué)特征上的互補(bǔ)，還可以在空間上很好地結(jié)合在活性位點空腔處。SBP 引入了那些使用受體結(jié)構(gòu)信息的*方法，這些方法已經(jīng)在高通量篩選的實驗環(huán)境中所使用。Catalyst SBP 模塊還可以將配體分子一次與多個藥效團(tuán)模型同時進(jìn)行匹配，從而為配體分子尋找可能的作用靶標(biāo)或預(yù)測其選擇性及可能的毒副作用。使用 Catalyst SBP 模塊，用戶可以方便地構(gòu)建屬于自己的藥效團(tuán)數(shù)據(jù)庫。

  •  DS Catalyst DB Build

建立及管理化合物的三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫，它可以與 MDL ISIS 數(shù)據(jù)庫建立聯(lián)系。

  •  DS Catalyst DB Search

基于藥效團(tuán)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫搜索的工具，可以幫助科研人員查找到可能的先導(dǎo)化合物。這些可檢索的藥效團(tuán)中包含了結(jié)合特征、形狀以及特性約束等信息，將這樣的藥效團(tuán)作為一個數(shù)據(jù)庫的檢索條件，在包含了成千上萬分子結(jié)構(gòu)的商業(yè)或內(nèi)部數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行查詢。DS Catalyst DB Search 在檢索時還考慮了分子三維結(jié)構(gòu)的柔性。DS Catalyst DB Search 模塊除了提供檢索引擎外，還免費提供 Maybridge 和 NCI 的數(shù)據(jù)庫。

  •  DS De Novo Ligand Builder

藥效團(tuán)引導(dǎo)的全新配體構(gòu)建工具。它采用一種新穎而*的基于片段的藥物設(shè)計方法（FBDD），片段放置的位置受藥效團(tuán)支配。這樣產(chǎn)生的化合物不僅與蛋白活性位點互補(bǔ)，而且化合物之間的互補(bǔ)性有利于產(chǎn)生新的先導(dǎo)化合物。這個有力的工具能用于迅速產(chǎn)生許多包含與特定靶標(biāo)結(jié)合必需特征的化合物。

  •  PCDB （PharmaCoreDB）

PCDB 是由北京大學(xué)聯(lián)合上海藥物所、創(chuàng)騰科技有限公司和中國醫(yī)學(xué)*藥物所、四川大學(xué)及華東理工大學(xué)，共同推出的一個具有自主知識產(chǎn)權(quán)的，面向生命科學(xué)和藥物研發(fā)領(lǐng)域的藥效團(tuán)數(shù)據(jù)庫（該數(shù)據(jù)庫的研發(fā)得到了國家 863 課題的資助）。PCDB 2.0 提供了超過 2300 個基于靶標(biāo)結(jié)構(gòu)或活性小分子的藥效團(tuán)，并按照靶標(biāo)類型、蛋白來源、相關(guān)疾病、治療領(lǐng)域、生化類型等方面進(jìn)行了分類，其中的大多數(shù)藥效團(tuán)都經(jīng)過檢查并根據(jù)需要進(jìn)行手工修正，具有很高的可靠性。相關(guān)研究結(jié)果表明該藥效團(tuán)數(shù)據(jù)庫可以很好地應(yīng)用于活性分子的篩選、多靶標(biāo)多配體結(jié)合研究、中藥多組分協(xié)同作用機(jī)理研究等藥物研究的熱點領(lǐng)域，同時在發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有藥物的新用途方面也有很好的應(yīng)用前景。

  •  PharmaDB

藥效團(tuán)數(shù)據(jù)庫，包含基于 scPDB（2010）中7028個復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)建的 117423 個藥效團(tuán)模型，并根據(jù)不同的靶標(biāo)類型進(jìn)行了分類，是目前市場上大的受體-配體復(fù)合物藥效團(tuán)數(shù)據(jù)庫。結(jié)合 PharmaDB ，Discovery Studio 可以快速有效地進(jìn)行反向找靶、中草藥有效成分的確定以及化合物毒副作用評價。

基于小分子的藥物發(fā)現(xiàn)和設(shè)計模塊

  •  DS QSAR，DS QSAR+

定量構(gòu)效關(guān)系研究工具?？梢杂嬎憬咏ХN與生物活性或 ADME/T 性質(zhì)相關(guān)的描述符，包括分子拓?fù)涿枋龇⒎肿又讣y在內(nèi)的一系列基本性質(zhì)。同時可以調(diào)用半經(jīng)驗量子力學(xué)程序 VAMP 計算與電子相關(guān)的描述符。還提供了多種統(tǒng)計工具，如 Bayesian 模型、多元線性回歸、偏小二乘法等，用于對各種復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行建模和數(shù)據(jù)挖掘。

  •  DS MMP

反向 SAR 分析技術(shù)。能夠利用以前的實驗數(shù)據(jù)快速獲取活性懸崖（activity cliff），用來理解結(jié)構(gòu)已知的化合物相關(guān)基團(tuán)之間性質(zhì)差異和從頭設(shè)計結(jié)構(gòu)新穎的化合物。

  •  DS DMOL3 Descriptor

使用基于泛函密度理論的量子力學(xué)程序 DMOL3 計算分子中與電子相關(guān)的描述符。

  •  DS Library Design

大規(guī)模組合化學(xué)庫的構(gòu)建和分析工具。Library Design 模塊提供了一整套專為化學(xué)庫設(shè)計而定制的分子相似性和多樣性聚類分析方法。用戶可以快速地構(gòu)建各種組合化學(xué)庫，應(yīng)用強(qiáng)大的統(tǒng)計學(xué)分析和顯示工具對組合化學(xué)庫的各種性質(zhì)進(jìn)行分析和比較，在化學(xué)庫設(shè)計過程中使用 Pareto 優(yōu)化方法優(yōu)化多種性質(zhì)等，以達(dá)到用戶按實際需要對化合物庫進(jìn)行整理和改造的目的。

  •  DS ADMET

提供了從化學(xué)結(jié)構(gòu)預(yù)測吸收、分布、代謝、排泄（ADME）和毒理性質(zhì)的6個計算模型。優(yōu)化 ADME/T 性質(zhì)在藥物研發(fā)過程中是非常關(guān)鍵的，因為據(jù)統(tǒng)計超過 80% 的新化學(xué)實體在新藥研究的后期被淘汰。初步估計這些失敗的原因有一半是由于 ADME/T 性質(zhì)不符合要求。ADMET 模塊提供了計算 ADME/T 預(yù)測值的工具，能夠在藥物發(fā)現(xiàn)的早期階段就對可能有問題的新化學(xué)實體進(jìn)行預(yù)測。運用這些模塊將顯著地降低藥物發(fā)現(xiàn)的費用，同時節(jié)省了成功候選藥物發(fā)展和評估的時間。DS ADMET 現(xiàn)在包含了血漿蛋白結(jié)合、肝毒性、人細(xì)胞色素 P450 2D6 酶結(jié)合、被動的腸內(nèi)吸收性、血腦屏障穿透性、25 合下的水溶性等 6 個模塊。建立這些模塊的數(shù)據(jù)來源于大量文獻(xiàn)報道和實驗的數(shù)據(jù)，同時這些模型都得到了廣泛的驗證。它們可以用來分析和設(shè)計虛擬組合庫，也可以用來分析單個分子。

  •  DS TOPKAT

化合物毒理性質(zhì)預(yù)測工具。通過化合物的二維結(jié)構(gòu)信息構(gòu)建高質(zhì)量的QSTR（定量結(jié)構(gòu)-毒性關(guān)系）模型，并對各類有機(jī)化合物的諸如急性毒性、慢性毒性、誘變性、再生性等毒理性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測，同時還可以考慮化合物對環(huán)境毒性的影響，大大節(jié)省實驗的時間和投入。DS TOPKAT 的技術(shù)——“*預(yù)測空間”評估驗證技術(shù)（OPS 技術(shù)（（估驗證技術(shù)（技術(shù)（驗證技術(shù)（毒性、慢性毒性、），以及高效的批處理預(yù)測能力，使得它可以對大批量的有機(jī)化合物的毒理性質(zhì)進(jìn)行快速而準(zhǔn)確的預(yù)測，滿足各類企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)對化合物進(jìn)行毒理研究的需求。研究者也可以將自己的毒性數(shù)據(jù)與已有的毒性數(shù)進(jìn)行整合，構(gòu)建新的 TOPKAT 毒性模型。

生物大分子 X-ray 晶體結(jié)構(gòu)解析模塊

  •  DS X-RAY

X-ra y科學(xué)功能模塊為從事X射線晶體學(xué)家和基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計科學(xué)家提供了從X射線晶體學(xué)實驗數(shù)據(jù)到結(jié)構(gòu)構(gòu)建和精修的工具和工作流程?；诔墒斓?CNX 軟件包和 DS 的流程搭建平臺，可以很方便地通過工具面板、工作流程、命令行等多種方式實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的檢測和精修，包括產(chǎn)生電子密度圖、去除水分子、驗證配體的位置和相互作用等操作。此外，還可以進(jìn)行蛋白-配體復(fù)合物結(jié)構(gòu)的高通量預(yù)測計算。通過配體在蛋白中的放置、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、溶劑化等一系列自動流程化的運作來實現(xiàn)蛋白-配體復(fù)合物結(jié)構(gòu)的高通量計算。
 

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