虚拟药物筛选与药物分子设计教程与实战

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1、药物分子设计前沿摘要：近些年来，各种各样的新型疾病依次出现。因此，寻找可以治愈这些疾病的药物对人们来说至关重要。随着计算机技术的高速发展，运用计算机进行新药的模拟实验已经成为一种新的方法。本文就对这些方法做一个总的综述来介绍这些方法在新药设计过程中的应用过程。计算机辅助药物设计方法(CADD)是药物分子设计的基础。从2O世纪6O年代构效关系方法(QSAR)提出以后．经过40多年的努力和探索，CADD方法已经发展成为一门完善和新兴的研究领域。计算机辅助药物设计是应用量子力学、分子动力学、构效关系等基础理论数据研究药物对酶、受体等作用的药效模型，从而

2、达到药物设计之目的。计算机辅助药物设计方法(CADD)大体可以分为三类：基于小分子的药物分子设计方法、基于受体结构的药物分子设计方法、计算组合方法。计算机辅助药物设计是研究与开发新药的一种崭新技术，它大大加快了新药设计的速度，节省了创创新药工作的人力和物力，使药物学家能够以理论作指导，有目的地开发新药。关键词：药物分子设计计算机模拟分子模拟活性位点分析法ABSTRACT：Inthosepastyears,avarietyofnewdiseaseswereappeared.So,it’svaryessentialforustofindthedrug

3、sthatcancurethesediseases.Andwiththefastdevelopmentofcomputertechnology,theapplyingofcomputerinthesimulationsofthesenewdrugshasbecomeanewmethod.Inthispaper,Iwilldrawageneraloverviewofthosemethodstointroducetheapplicationsinthedesignprocessofthenewdrugs.ThemethodofComputerAide

4、dDrugDesign(℃ADD)wasthebasis0fdrugsmoleculedesignwhichwasproposedin1960．Duringthelast40years，theCADDmethodhasbeenwidelyappliedasaburgeoningandpotentialresearcharea．TheaimofCADDistodesigndrugaccordingtothepharmacodynamicmodelbetweenthedrugsandtheenzymeorreceptorwhichisappliedt

5、hequantummechanics．moleculardynamics，andquantitativestructure—activityrelationship．TheCADDincludesthreemethods：methodbasingontheligand，methodbasingonthereceptor，andcombinatorialchemistrymethod．TheCADDisanewtechnologytoresearchdrugwhichcanacceleratethespeedofdrugdesign，economi

6、zethemanpowerandmaterialresources．KEYWORDS：Drugmoleculardesign；computersimulation;molecularsimulation；activesiteanalysis引言传统药物设计从总体上来讲，缺乏成熟完善的发现途径，具有很大的盲目性，一般平均要筛选10000种以上的化合物才能得到一种新药，因此开发效率很低。随着计算机技术及计算化学、分子生物学和药物化学的发展，药物设计进入了理性阶段，其中药物分子设计是目前新药发现的主要方向。它是依据生物化学、酶学、分子生物学以及遗传学等

7、生命科学的研究成果，针对这些基础研究中所揭示的包括酶、受体、离子通道及核酸等潜在的药物设计靶点，并参考其它类源性配体或天然产物的化学结构特征，设计出合理的药物分子。运用计算机模拟来进行新药的分子结构设计主要有三种方法：分子对接设计、遗传算法以及计算机辅助分子设计方法（CAMD）。一分子对接与药物设计1原理以及分类分子对接的原理是互补匹配原理，就是将配体分子放置于受体的活性位点处，寻找其合理的取向和构象。在分子对接过程中要特别注意考虑的问题有配体与受体如何匹配，如何确定最佳匹配，如何实现最佳匹配。其中根据分子对接在药物设计中的用途可将分子对接分为两

8、类，一类是细致对接，它主要用于改造或设计配体分子，对精度要求较高，如考虑较多的分子柔性、溶剂作用等，有时还需要对亲和性作出估计，对速度的