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药物设计软件包D3Pharma

药物设计软件包D3Pharma?是基于多系统的药物先导化合物及新化学实体设计软件包。它可以用于药物分子模拟、药物设计及化学信息学与生物信息学等研究。

一、D3Pharma1.0主要功能包括:

分子三维结构绘制和生成
基于分子力场和量子化学的分子结构优化
分子溶解度(LogS)、油脂分配系数(LogP)、基因毒性概率(mutagenicity)以及类药性(DrugLikeness)等预测
基于蛋?#23383;?#24207;列蛋白-蛋白相互作用预测
药效团模型显示与筛选
并行分子对接
基于多靶标的分子对接
量子化学程序接口。
用户可以通过D3Pharma?设计全新的药物分子或者对已有的药物分子进行结构改造,?#37096;?#20197;在可视化界面中开展化学信息学和生物信息学研究。

基因毒性算法:
利用了SVM方法提前预测分子毒性,预测精度80%左右,可以评估药物的安全性。曾发表过国际期刊(Predicting Chemical Toxicity Effects Based on Chemical-Chemical Interactions. Chen L;??Lu J;??Zhang J;??Feng KR;??Zheng MY;?PLOS ONE)

类药性方法:
可以确定设计的分子是否具有成为药物分子的可能性。曾发表过国际期刊(A new rapid and effective chemistry space filter in recognizing a druglike database. Zheng SX;??Luo XM;??Chen G;??Zhu WL;??Shen JH;??JOURNAL OF CHEMICAL INFORMATION AND MODELING.)

预测蛋?#23383;?#19982;蛋?#23383;?#20043;间的相互作用:
此方法基于蛋?#23383;?#24207;列信息利用机器学习方法预测蛋?#23383;?#20043;间的相互作用概率。曾发表于国际期刊(Predictina protein-protein interactions based only on sequences information. Shen JW;? Zhang J;? Luo XM;? Zhu WL;? Yu KQ;? PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA.)

根据分子结构产生构象:
发表于国际期刊(Cyndi: a multi-objective evolution algorithm based method for bioactive molecular conformational generation. Liu XF; Bai F; Ouyang SS; Wang XC; Li HL; BMC BIOINFORMATICS.)

二、基本界面和显示模块

D3Pharma?提供分子三维结构的多种显示模型,也具备三维分子构建及优化等功能。

三、化合物性?#35797;?#27979;模块

溶解度(LogS):
D3Pharma?提供溶解度LogS的计算模块,用户可通过D3Pharma?构建一个分子三维结构,直接计算LogS,?#37096;?#20197;打开已经编辑好的(多个)分子三维结构计算其LogS。

有机化合物脂水分配系数(LogP):
D3Pharma?提供脂水分配系数LogP的计算模块,用户可通过D3Pharma?构建一个分子三维结构,直接计算LogP,?#37096;?#20197;打开已经编辑好的(多个)分子三维结构计算其LogP。

基因毒性概?#35797;?#27979;方法(Genotoxic):
D3Pharma?提供Genotoxic模块,是基于分子亲电矢量(MEV)和扩展支持向量机(SVM)的基因毒性概?#35797;?#27979;方法,可以对有机化合物分子基因毒性进行计算评价。用户只需输入分子三维结构,Genotoxic能够自动根据分子三维结构得到该分子基因毒性的概率估计。模块具有快速和准确的特点,适用于高通量虚拟筛选和虚拟毒性评价,有良好应用前景。

类药性预测方法DLA:
D3Pharma?提供有机小分子类药性预测方法DLA,可以用来预测有机小分子的类药性,帮助用户进行分子结构改造。用户只需输入有机小分子结构,DLA能够快速计算得出该有机化合物结构的类药性。此模块能应用于高通量虚拟筛选,可帮助药物分子设计工作者从有机化合物中搜寻出具有药物潜质的有机小分子。

四、基于药效团的药物发现和设计模块

构象生成模块Cyndi:
D3Pharma?提供构象生成模块,能够根据当前分子三维结构并针对多目标进行优化。比起同类构象生成程序具有速度快、生成的构象库的多样性好、构象接近生物活性构象等优点。

药效团筛选模块GAPS:
药效团筛选模块可根据提供的三维药效团信息进行:
基于单一受体或配体产生的药效团模型,快速筛选小分子数据库,寻找与药效团模型最可能匹配的先导化合物。 基于单一小分子配体结构的信息,利用“靶标垂钓”的策略快速筛选基于药效团模型的靶标数据库,寻找已知配体的潜在靶标。

五、蛋?#23383;?#30456;互作用(PPI)预测模块

PPI可基于蛋?#23383;?#19968;级序列预测蛋?#23383;剩?#34507;?#23383;?#30456;互作用的概率,并进一步构建蛋?#23383;?#30456;互作用的可能网络。方法的准确度高?#20063;?#20381;赖于数据集,预测能力优于同类方法。用户只需输入蛋?#23383;?#24207;列便可以预测蛋?#23383;?#20043;间的相互作用,并在此基础上预测蛋?#23383;?#30456;互作用网络。

六、并行分子对接筛选平台

常用的分子对接程序主要采用串行法。对于规模较大的小分子化合物库的筛选,一般采用先手工切割化合物库然后分别提交的方法,?#30830;?#29712;,又不便于管理。同时由于各个子库运行时间的差异,导致整体化合物库筛选效?#24335;系汀?/p>

D3Pharma?提供多线程并行虚拟筛选平台,有效解决了上述问题。平台根据当地计算机的CPU?#35797;?#25968;目自动分配作业,并实时跟踪、检测和管理CPU及分子对接情况,提高了效率。用户可通过软件的图形界面进行操作,可十分有效地开展大规模化合物库筛选研究。

七、多靶点分子对接筛选平台

针对多靶点的药物发现研究正逐渐成为新药研究的热点,特别是对于癌症、糖尿病和感染性疾病等复杂疾病的新药研发方面具有十分明显的潜在优势。因此,建立起基于多靶点的分子对接筛选平台已引起人们的高度关注。

在并行虚拟筛选平台的基础上,D3Pharma?提供多靶点虚拟筛选平台。此平台已经成功地在两个体系(COX1/COX2/5-LOX, CD45/CDC25B/SHP1)?#31995;?#21040;应用,通过实验测试发现了一批活性小分子。表明该平台能够高效自动地针对多靶标开展大规模筛选,发现具有成药性好?#20063;?#33391;反应低的活性化合物。

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