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动力学模拟分析简介

A.分子动力学是一门结合物理,数学和化学的综合技术,该方法主要是依靠牛顿力学来模拟分子体系的运动,以在由分子体系的不同状态构成的系统中抽取样本,

从而计算体系的构型积分,并以构型积分的结果为基础进一步计算体系的热力学量和其他宏观性质。

1)在对接前,优化蛋白结构。B.分子动力学在计算机辅助药物设计中的用途主要有三点:

一方面,优化同源建模技术得到的蛋白质结构,蛋白质同源建模通常都基于特定的算法与数据库的搜索,对于非保守区域的氨基酸,其结构往往有较高的随机性,准确度不够,因此需要基于分子力场的动力学模拟技术予以结构优化;另一方面,需要搜索蛋白质受体的构象空间,为分子对接提供多个有代表性的蛋白构象。


2)在对接后,验证筛选结果,提高命中率。

由于分子对接和药效团等虚拟筛选方法,受限于筛选速度的需要,准确率不高,因此一般需要从筛选出的前50或100个小分子化合物中,作进一步地筛选。方法一般是先利用动力学模拟优化对接后的蛋白、配体复合物,验证蛋白与筛选的小分子配体的结合情况;利用各种计算自由能的技术来计算蛋白与配体的结合自由能,寻找结合能最大的小分子来进一步筛选小分子化合物。

3)预测药物与靶标蛋白或DNA的结合机理。

在已知一些实验现象的情况下,如钾离子通道的选择通透性对于神经传导有非常重要的意义,这时需要进一步研究为什么钾离子通道会只选择透过钾离子,而排斥其它离子,这时候最合适的方法就是应用分子动力学模拟,从微观结构上去阐述它的机理。同样地,对于一些靶标蛋白或DNA,如果从理论上明白了它的结合机理,就可以为药物设计和寻找新药提供直接的线索。

C.在药物设计中分子对接与动力学结合的流程如下:


图1 药物设计中分子对接与动力学结合的流程图。


从图中可以看出分子动力学可以有效地配合分子对接,在计算机辅助药物设计中发挥自己独特的作用。与此同时,在我们的GPU加速平台上,利用尖端分子动力学软件,提供客户需求的个性化服务,开展各种相关的基础课题研究与合作:1.研究蛋白-蛋白相互作用2.蛋白-小分子相互作用3.蛋白质结构的优化4.蛋白质结构与功能的关系。

D.参考如下视频与资源:http://v.youku.com/v_show/id_XOTA4NjEwOTky.html?from=y1.7-1.2

http://v.youku.com/v_show/id_XMTI5NDU3NjU1Mg==.html