PDBbind数据库在计算机辅助药.pdf

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1、APPLICATIONe-Science应用PDBbind数据库在计算机辅助药物设计中的应用刘志海程铁军王任小中国科学院上海有机化学研究所，上海200032摘要：本文首先回顾了e-Science的产生背景与内涵，分析了信息化技术在现代计算机辅助药物设计中的重要作用与意义。然后介绍本课题组科研工作的主要内容与框架，以PDBbind数据库的构建和开发为案例，阐明本课题组的信息化应用架构，介绍了一些基于PDBbind数据库开发的软件方法以及研究实例。最后对e-Science在计算机辅助药物设计领域的发展方向做了一些思考和展望。关键词：科研信息化；信息

2、化平台；PDBbind数据库；计算机辅助药物设计ApplicationofthePDBbindDatabaseinComputer-AidedDrugDesignLiuZhihai,ChengTiejun,WangRenxiaoShanghaiInstituteofOrganicChemistry,ChineseAcademyofSciences,Shanghai200032,ChinaAbstract:Inthispaper,wefirstlyreviewthebackgroundandessenceofe-Science,andanalyz

3、eitsimpactoncomputer-aideddrugdesign.Wethenintroducetheon-goingresearchinourgroup,inparticulartheconstructionandimplementationofthePDBbinddatabase,revealthearchitectureofourinformationplatform,andlistsomerepresentativeresearchachievementsincomputer-aideddrugdesignbasedontheP

4、DBbinddatabase.Finally,thefuturedevelopmentofe-Scienceincomputer-aideddrugdesignisprospected.Keywords:e-Science;Information-basedplatform;PDBbinddatabase;Computer-aidedDrugdesigne-Science总第6期53e-Science应用e-ScienceAPPLICATION技术1.引言的科学活动环境研究》2003年批颈：一是靶标生物大分子的确定准的项目总经费2510万元，2

5、005及验证；二是具有生物活性的小众所周知，基于实验或以理年批准的项目总经费为1350万分子药物的发现和设计。论分析为主的传统科学研究方法元，2009年新批准项目经费已达在今天，应用各种理论计算存在很多不足，如比较封闭、缺820万元。在其资助的研究方向中方法和分子图形模拟技术，进行乏模拟和仿真的手段、科研周期就包括“生物信息学示范应用”计算机辅助药物设计（Computer-[3]往往较长或成本很高、对某些研和“计算化学网格示范应用”等。AidedDrugDesign,CADD），已究领域传统方法目前还无能为力毋容置疑，e-Science在这些领

6、域成为国际上十分活跃的科学研究等。进入21世纪后，科学研究面的建设成果将为计算机辅助药物领域。将CADD应用到新药研究的临一些新的挑战，科研环境也发设计方面的研究提供强大支持。工作流程中，能够有效缩短研发生了巨大的变化。首先，科学研周期、节约研发费用、提高新药[4]究的问题空前复杂化，其研究的2.e-Science与计算机筛选的成功率。据统计，CADD辅对象往往涉及众多科学领域；其辅助药物设计助设计方法平均可为每个药物的次，科研过程中信息和数据的及研发节约开发成本1.3亿美元，缩时获取和处理越来越重要，仿真新药创制是一项耗资巨大短开发周期0.9

7、年。目前已经有由和大规模的计算逐渐成为科学研且效率低下的工作。根据国际上CADD方法参与而获得成功的药物究过程中分析、发现和预测的主的统计，每成功研制一种上市新上市。要手段之一；最后，科研活动中药，平均需要花费约10-15年的制药行业研发周期长，投的合作与交流日益频繁和深入。时间，耗资超过10亿美元。新药资风险大，迫切需要广泛开展合跨单位、跨地域甚至是跨国家、创制的前期工作主要存在两个瓶作与交流，获得各方面的支持。跨学科的合作和交流，使得学科之间的交叉与融合越来越普遍。在这种背景下，e-Science作为一种科学研究新平台和新环境应运[1]而生

8、。e-Science是“在重要的科学领域中的全球性合作，以及使得这种合作成为可能的下一代基[2]础设施”。e-Science在网格（grid）技术基础