分子對接的案例
如何在云計算平臺上完成分子對接
分子對接的基本原理就是把配體分子放在受體活性位點(diǎn)的位置，然后按照幾何互補(bǔ)和能量互補(bǔ)的原則來實(shí)時評價配體與受體相互作用的優(yōu)劣，最終找到這兩個分子之間最佳的結(jié)合模式。
分子對接分為剛性、半柔性和柔性對接。不同的對接軟件又可以分為：商業(yè)軟件和學(xué)術(shù)軟件，而分子對接的計算結(jié)果，則體現(xiàn)為打分函數(shù)的不同。目前用的比較多的分子對接軟件有：AutoDock、AutoDock Vina、LeDock、rDock，這些都是學(xué)術(shù)軟件；商業(yè)軟件有：Glide、GOLD、MOE Dock、Surflex-Dock、LigandFit、FlexX等等。
做分子對接，一般對接的分子量都很大，到底有多大？就是很大！
我來舉個例子，通常分子對接的采樣，都是百萬到千萬級別的分子
而事實(shí)上可用于藥物發(fā)現(xiàn)的有機(jī)分子有多少？
超過10的60次方！
我們?nèi)〉闹皇菧婧Ｒ凰诹T了。
這么大的對接量，對算力的需求肯定少不了呀！
那怎么辦呢？
具體，我以AutoDock-Vina分子對接為例。
AutoDock-Vina 是用于分子對接和虛擬篩選的開源程序，由Scripps研究所分子圖形實(shí)驗室的Oleg Trott博士設(shè)計和實(shí)現(xiàn)，是目前使用最為廣泛的分子對接軟件之一。此外，Vina可以利用系統(tǒng)上的多個CPU或CPU內(nèi)核來顯著縮短運(yùn)行時間；北鯤云超算平臺提供了豐富的cpu,gpu資源，此次教程以STAT3靶點(diǎn)的晶體結(jié)構(gòu)與其原配體為例進(jìn)行分子對接的詳細(xì)步驟說明，就在北鯤云上演示。
準(zhǔn)備工作
蛋白晶體結(jié)構(gòu)由PDB數(shù)據(jù)庫（http://www.rcsb.org/）下載，PDB編號為6NJS。首先需要通過其他軟件如Pymol、Glide、DS等去除蛋白中的水分子，刪除多余的鏈，并把原配體分子提離出來。單獨(dú)的蛋白文件和配體文件均保存為.pdb格式。
展開 基于AutoDock進(jìn)行全局分子對接篩選最佳結(jié)合位點(diǎn)
我們通過實(shí)驗發(fā)現(xiàn)一系列小分子對該酶有抑制作用，但其具體相互作用于哪一個位點(diǎn)卻是未知，因此我們通過全局分子對接的方法去對其優(yōu)勢結(jié)合位點(diǎn)進(jìn)行一個理論預(yù)測。
2 分子對接
2.1 受體結(jié)構(gòu)準(zhǔn)備
人凝血酶蛋白結(jié)構(gòu)從蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫（Protein data bank, PDB）中獲取，PDB代碼為1DWC。對蛋白結(jié)構(gòu)進(jìn)行加氫處理，并將處理后的結(jié)構(gòu)作為分子對接的初始模型，采用AutoDockTools 1.5.6進(jìn)行處理，保存蛋白原有電荷，并生成pdbqt文件用于對接。
2.2 配體結(jié)構(gòu)準(zhǔn)備
化合物結(jié)構(gòu)使用chemdraw繪制，采用MOPAC程序優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)，計算PM3原子電荷，采用AutoDock Tools 1.5.6處理配體結(jié)構(gòu)，生成相應(yīng)的pdbqt文件用于后續(xù)對接。
2.3 分子對接方法
分子對接采用AutoDock 4.2.6軟件包實(shí)現(xiàn)，設(shè)定1DWC晶體結(jié)構(gòu)中心的位置為活性位點(diǎn)，將小分子對接到活性位點(diǎn)，對接盒子的中心坐標(biāo)設(shè)為（36.99, 41.25, 43.45），XYZ各方向的格點(diǎn)數(shù)設(shè)為120×120×120，格點(diǎn)間距為0.5 Å，對接次數(shù)設(shè)為100，其余參數(shù)采用默認(rèn)值
3 分子對接結(jié)果
首先通過分子對接結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)化合物結(jié)合到了不同位點(diǎn)上，結(jié)果如下圖所示，該結(jié)果表明，上述小分子的確能結(jié)合到四個不同的結(jié)合位點(diǎn)上。
隨后，為了進(jìn)一步判定哪一個位點(diǎn)是其結(jié)合的優(yōu)勢位點(diǎn)，我們將其結(jié)合到不同位點(diǎn)的小分子與蛋白之間的分子對接能量打分結(jié)果以及預(yù)測的抑制活性值進(jìn)行了對比分析，結(jié)果如表1所示。通過結(jié)果對比分析，我們發(fā)現(xiàn)，該類分子在活性位點(diǎn)處的結(jié)合能以及預(yù)測的活性都是最低的，因此我們判定該處位點(diǎn)為該類分子結(jié)合到該蛋白靶標(biāo)上的優(yōu)勢結(jié)合位點(diǎn)，并以此為位點(diǎn)作為其他同類分子在該蛋白上的結(jié)合位點(diǎn)。
展開 結(jié)構(gòu)生物信息學(xué)分子對接大師班--帶案例 ￥10
1-1 概述
2-1-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能組成
2-2-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能肽鍵和相互作用
2-3-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能α螺旋和β片
2-4-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能肽鍵和Ramachandran圖
2-5-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能結(jié)合能
2-6-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能蛋白質(zhì)如何折疊
2-7-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)水平
2-8-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能功能水平
2-9-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能酶動力學(xué)基本概念
3-1-可用的蛋白質(zhì)制備結(jié)構(gòu)
3-2-制備的蛋白質(zhì)制備結(jié)構(gòu)
3-3-蛋白質(zhì)制備同源性建模
3-4-蛋白制備穿線法
3-5-蛋白質(zhì)制備α折疊
3-6-PDB結(jié)構(gòu)的6-蛋白制備選擇
3-7-蛋白質(zhì)制劑缺失殘留問題
3-8-蛋白質(zhì)制備結(jié)構(gòu)驗證
4-1-分子對接算法
4-2-分子對接類型
4-3-分子對接模式
4-4-分子對接軟件
4-5-分子對接自動對接VINA高分子制劑
4-6-分子對接自動對接VINA配體制備
4-7-分子對接自動對接VINA網(wǎng)格制備
5-1-自動對接VINA腳本
5-2-自動對接VINA分析-I
5-3-Autodock VINA分析- II
6-1-虛擬篩選為什么它很重要
6-2-虛擬篩選簡要信息
6-3-虛擬篩選大分子和配體的制備
6-4-虛擬篩選網(wǎng)格準(zhǔn)備
6-5-虛擬篩選ADMET分析
6-6-虛擬篩查Lipinksi五規(guī)則
6-7-虛擬篩查結(jié)果分析
6-8-虛擬篩選腳本
7-1-故障診斷問題
7-2-出版質(zhì)量圖制備
展開 CADD蛋白結(jié)構(gòu)分析、虛擬篩選、分子對接（蛋白-蛋白、蛋白-多肽）
分子對接用于虛擬篩選（Autodock）
3.1 虛擬篩選定義、流程構(gòu)建及演示
3.2 靶點(diǎn)蛋白選擇、化合物庫獲取
3.3虛擬篩選
3.4 結(jié)果分析（打分值、能量及相互作用分析）
實(shí)例講解與練習(xí)：Bcr/Abl靶點(diǎn)抑制劑的虛擬篩選
小分子格式轉(zhuǎn)換
1. openbabel的介紹和使用
1.1 openbabel軟件介紹
1.2 小分子結(jié)構(gòu)類型
1.3 小分子結(jié)構(gòu)類型轉(zhuǎn)換
答疑
針對前三天學(xué)習(xí)問題的答疑
第四天上午
拓展對接使用場景（上）
1.蛋白-蛋白大分子對接
1.1蛋白-蛋白對接的應(yīng)用場景
1.2相關(guān)程序的介紹
1.3 受體和配體蛋白前期優(yōu)化準(zhǔn)備1.4 載入受體和配體分子
1.5蛋白蛋白相互作用對接位點(diǎn)設(shè)定
1.6蛋白蛋白對接結(jié)果分析與解讀
實(shí)例講解與練習(xí)：新冠病毒Spike蛋白及宿主蛋白ACE2的對接
2.蛋白-多肽對接
2.1蛋白-多肽相互作用簡介
2.2蛋白-多肽分子預(yù)處理
2.3蛋白-多肽分子對接
2.4對接結(jié)果展示與分析
實(shí)例講解與練習(xí)：新冠靶點(diǎn)3CL與多肽/類多肽抑制劑的對接
3.含金屬離子的蛋白靶點(diǎn)與小分子對接
3.1 金屬酶蛋白-配體的相互作用介紹
3.2相關(guān)蛋白及配體分子的收集與預(yù)處理
3.3金屬離子的處理與準(zhǔn)備
3.4金屬輔酶蛋白-配體的對接
3.5對接結(jié)果展示與分析
實(shí)例講解與練習(xí)：基質(zhì)金屬蛋白酶MMP及其抑制劑對接
第四天下午
拓展對接使用場景（下）
4.小分子與小分子對接
4.1小分子-小分子相互作用簡介
4.2小分子結(jié)構(gòu)預(yù)處理
4.3小分子-小分子對接
4.4對接結(jié)果展示與分析
實(shí)例講解與練習(xí)：環(huán)糊精與藥物小分子的對接
5.核酸-小分子對接
5.1核酸-小分子的應(yīng)用場景
展開 
利用auto dock軟件做單個蛋白-小分子對接
最后，有分子對接或者分子動力學(xué)相關(guān)需求，歡迎通過微信公眾號聯(lián)系我們。
微信公眾號：320科技工作室。
計算機(jī)輔助藥物設(shè)計(CADD)如何入手,速看(包含gromacs)...
分子對接用于虛擬篩選（autodock）
3.1 虛擬篩選定義、流程構(gòu)建及演示
3.2 靶點(diǎn)蛋白選擇、化合物庫獲取
3.3虛擬篩選
3.4 結(jié)果分析（打分值、能量及相互作用分析）
實(shí)例講解與練習(xí)：bcr/abl靶點(diǎn)抑制劑的虛擬篩選
小分子格式轉(zhuǎn)換
1. openbabel的介紹和使用
1.1 openbabel軟件介紹
1.2 小分子結(jié)構(gòu)類型
1.3 小分子結(jié)構(gòu)類型轉(zhuǎn)換
答疑 針對前三天學(xué)習(xí)問題的答疑
第四天上午 拓展對接使用場景（上）
1.蛋白-蛋白大分子對接
1.1蛋白-蛋白對接的應(yīng)用場景
1.2相關(guān)程序的介紹
1.3 受體和配體蛋白前期優(yōu)化準(zhǔn)備
1.4 載入受體和配體分子
1.5蛋白蛋白相互作用對接位點(diǎn)設(shè)定
1.6蛋白蛋白對接結(jié)果分析與解讀
實(shí)例講解與練習(xí)：新冠病毒spike蛋白及宿主蛋白ace2的對接
2.蛋白-多肽對接
2.1蛋白-多肽相互作用簡介
2.2蛋白-多肽分子預(yù)處理
2.3蛋白-多肽分子對接
2.4對接結(jié)果展示與分析
實(shí)例講解與練習(xí)：新冠靶點(diǎn)3cl與多肽/類多肽抑制劑的對接
3.含金屬離子的蛋白靶點(diǎn)與小分子對接
3.1 金屬酶蛋白-配體的相互作用介紹
3.2相關(guān)蛋白及配體分子的收集與預(yù)處理
3.3金屬離子的處理與準(zhǔn)備
3.4金屬輔酶蛋白-配體的對接
3.5對接結(jié)果展示與分析
實(shí)例講解與練習(xí)：基質(zhì)金屬蛋白酶mmp及其抑制劑對接
第四天下午 拓展對接使用場景（下）
4.小分子與小分子對接
4.1小分子-小分子相互作用簡介
4.2小分子結(jié)構(gòu)預(yù)處理
4.3小分子-小分子對接
4.4對接結(jié)果展示與分析
實(shí)例講解與練習(xí)：環(huán)糊精與藥物小分子的對接
5.核酸-小分子對接
5.1核酸-小分子的應(yīng)用場景
5.2核酸-小分子相互作用簡介
5.3核酸-小分子的預(yù)處理
5.4核酸-小分子對接
5.5
展開 【篇一】 生物醫(yī)藥領(lǐng)域發(fā)文難？(CADD、ROSETTA、多組學(xué)）一區(qū)SCI墊腳石已備好！
分子對接用于虛擬篩選（autodock）
3.1 虛擬篩選定義、流程構(gòu)建及演示
3.2 靶點(diǎn)蛋白選擇、化合物庫獲取
3.3虛擬篩選
3.4 結(jié)果分析（打分值、能量及相互作用分析）
實(shí)例講解與練習(xí)：bcr/abl靶點(diǎn)抑制劑的虛擬篩選
小分子格式轉(zhuǎn)換
1. openbabel的介紹和使用
1.1 openbabel軟件介紹
1.2 小分子結(jié)構(gòu)類型
1.3 小分子結(jié)構(gòu)類型轉(zhuǎn)換
答疑 針對前三天學(xué)習(xí)問題的答疑
第四天上午
拓展對接使用場景（上）
1.蛋白-蛋白大分子對接
1.1蛋白-蛋白對接的應(yīng)用場景
1.2相關(guān)程序的介紹
1.3 受體和配體蛋白前期優(yōu)化準(zhǔn)備
1.4 載入受體和配體分子
1.5蛋白蛋白相互作用對接位點(diǎn)設(shè)定
1.6蛋白蛋白對接結(jié)果分析與解讀
實(shí)例講解與練習(xí)：新冠病毒spike蛋白及宿主蛋白ace2的對接
2.蛋白-多肽對接
2.1蛋白-多肽相互作用簡介
2.2蛋白-多肽分子預(yù)處理
2.3蛋白-多肽分子對接
2.4對接結(jié)果展示與分析
實(shí)例講解與練習(xí)：新冠靶點(diǎn)3cl與多肽/類多肽抑制劑的對接
3.含金屬離子的蛋白靶點(diǎn)與小分子對接
3.1 金屬酶蛋白-配體的相互作用介紹
3.2相關(guān)蛋白及配體分子的收集與預(yù)處理
3.3金屬離子的處理與準(zhǔn)備
3.4金屬輔酶蛋白-配體的對接
3.5對接結(jié)果展示與分析
實(shí)例講解與練習(xí)：基質(zhì)金屬蛋白酶mmp及其抑制劑對接
第四天下午
拓展對接使用場景（下）
4.小分子與小分子對接
4.1小分子-小分子相互作用簡介
4.2小分子結(jié)構(gòu)預(yù)處理
4.3小分子-小分子對接
4.4對接結(jié)果展示與分析
實(shí)例講解與練習(xí)：環(huán)糊精與藥物小分子的對接
5.核酸-小分子對接
5.1核酸-小分子的應(yīng)用場景
5.2核酸-小分子相互作用簡介
5.3核酸-小分子的預(yù)處理
5.4核酸-小分子對接
5.5
展開 先導(dǎo)化合物藥物發(fā)現(xiàn)的途徑概述 PONY譜尼測試集團(tuán)
5 高通量虛擬篩選
高通量虛擬篩選就是利用計算機(jī)強(qiáng)大的計算能力，采用三維藥效基團(tuán)模型或分子對接的方法，在化合物數(shù)據(jù)庫中尋找可能的活性化合物的方法。
1） 基于藥效基團(tuán)的數(shù)據(jù)庫搜索
藥效基團(tuán)通常是指那些可以與受體結(jié)合位點(diǎn)形成氫鍵相互作用、靜電相互作用、范德華相互作用和疏水鍵相互作用的原子或官能團(tuán)。
藥效基團(tuán)模型方法是一種重要的間接藥物設(shè)計方法，可用于先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)。藥效基團(tuán)及藥效基團(tuán)元素在空間的分布(距離限制)構(gòu)成三維藥效基團(tuán)。三維藥效基團(tuán)模型一般是通過對一組有生物活性的化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)活性關(guān)系分析，找出其共同的特征結(jié)構(gòu)來建立的。另外，還可以通過對活性化合物與其靶標(biāo)的復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析得到三維藥效基團(tuán)模型。三維藥效基團(tuán)搜尋速度比較快，在分子對接前對化合物數(shù)據(jù)庫進(jìn)行預(yù)處理，可以提高對靶標(biāo)生物大分子有活性的小分子的發(fā)現(xiàn)。
2） 基于分子對接的虛擬篩選
分子對接技術(shù)是指分子模擬環(huán)境中，兩個或兩個以上的分子模型通過幾何形狀、化學(xué)環(huán)境及能量的匹配形成最佳結(jié)合的技術(shù)。分子對接的虛擬篩選需要靶標(biāo)生物大分子和小分子化合物的三維結(jié)構(gòu)信息。
首先要建立大量化合物（例如幾十個甚至上百個化合物）的三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫，然后將庫中的分子逐一與靶標(biāo)分子進(jìn)行“對接”，通過不斷優(yōu)化小分子化合物的位置（取向）以及分子內(nèi)部柔性鍵的二面角（構(gòu)象），尋找小分子化合物與靶標(biāo)大分子作用的最佳構(gòu)象，計算其相互作用及結(jié)合能。只要數(shù)據(jù)庫中化合物具有足夠大的分子多樣性，就可能從庫中搜尋出理想的分子結(jié)構(gòu)。
總之，在尋找先導(dǎo)化合物時，
不同學(xué)科、不同方法之間相輔相成、相互補(bǔ)充，只有運(yùn)用多種方法，從多方面進(jìn)行綜合分析和評定，才能夠既得到比較優(yōu)秀的先導(dǎo)化合物，又不丟失其它有益的生物活性物質(zhì)。
展開 譜尼測試科技成果成功入選2023年 “高影響力論文”
譜尼測試集團(tuán)發(fā)展的引擎，近日，《中國學(xué)術(shù)期刊》和中國科學(xué)文獻(xiàn)計量評價研究中心發(fā)布2023年高影響力論文，譜尼測試集團(tuán)聯(lián)合譜尼集團(tuán)研究院、北京譜尼醫(yī)學(xué)在我國自然科學(xué)核心期刊《中草藥》上發(fā)表科技成果：《基于UPLC-Q-TOF-MS指紋圖譜和分子對接技術(shù)篩選藿香正氣水抗新冠病毒潛在質(zhì)量標(biāo)志物》并成功入選中國知網(wǎng)學(xué)術(shù)精要（2023年11-12月）高影響力論文
“高影響力論文”是以中國知網(wǎng)收錄的近十年論文數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，分別按照被引頻次、下載頻次、PCSI指數(shù)（論文引證標(biāo)準(zhǔn)化指數(shù)）遴選出學(xué)科前1％的論文，即高被引論文、高下載論文及高PCSI論文。
《基于UPLC-Q-TOF-MS指紋圖譜和分子對接技術(shù)篩選藿香正氣水抗新冠病毒潛在質(zhì)量標(biāo)志物》該論文基于UPLC-Q-TOF-MS，融合指紋圖譜、分子對接以及化學(xué)計量學(xué)等技術(shù)，通過挖掘與鑒定藿香正氣水中抗新型冠狀病毒的潛在質(zhì)量標(biāo)志物，為藿香正氣水的質(zhì)量控制與評價提供了科學(xué)依據(jù)，為新冠肺炎藥物防治以及新靶向藥物篩選提供了新思路。藿香正氣系列中成藥是《新型冠狀病毒肺炎診療方案》中醫(yī)學(xué)觀察期表現(xiàn)為乏力伴胃腸不適者的推薦用藥，已在抗疫一線初顯成效，但其防治機(jī)制尚不明確。
展開 譜尼測試科技成果成功入選2023年 “高影響力論文”
譜尼測試集團(tuán)發(fā)展的引擎，近日，《中國學(xué)術(shù)期刊》和中國科學(xué)文獻(xiàn)計量評價研究中心發(fā)布2023年高影響力論文，譜尼測試集團(tuán)聯(lián)合譜尼集團(tuán)研究院、北京譜尼醫(yī)學(xué)在我國自然科學(xué)核心期刊《中草藥》上發(fā)表科技成果：《基于UPLC-Q-TOF-MS指紋圖譜和分子對接技術(shù)篩選藿香正氣水抗新冠病毒潛在質(zhì)量標(biāo)志物》并成功入選中國知網(wǎng)學(xué)術(shù)精要（2023年11-12月）高影響力論文
“高影響力論文”是以中國知網(wǎng)收錄的近十年論文數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，分別按照被引頻次、下載頻次、PCSI指數(shù)（論文引證標(biāo)準(zhǔn)化指數(shù)）遴選出學(xué)科前1％的論文，即高被引論文、高下載論文及高PCSI論文。
《基于UPLC-Q-TOF-MS指紋圖譜和分子對接技術(shù)篩選藿香正氣水抗新冠病毒潛在質(zhì)量標(biāo)志物》該論文基于UPLC-Q-TOF-MS，融合指紋圖譜、分子對接以及化學(xué)計量學(xué)等技術(shù)，通過挖掘與鑒定藿香正氣水中抗新型冠狀病毒的潛在質(zhì)量標(biāo)志物，為藿香正氣水的質(zhì)量控制與評價提供了科學(xué)依據(jù)，為新冠肺炎藥物防治以及新靶向藥物篩選提供了新思路。藿香正氣系列中成藥是《新型冠狀病毒肺炎診療方案》中醫(yī)學(xué)觀察期表現(xiàn)為乏力伴胃腸不適者的推薦用藥，已在抗疫一線初顯成效，但其防治機(jī)制尚不明確。
譜尼測試集團(tuán)作為大型綜合性檢測認(rèn)證集團(tuán)，高度重視科技創(chuàng)新，聚焦科研前沿追蹤、創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)、技術(shù)成果落地轉(zhuǎn)化、專注于科研及檢驗檢測分析方向的研究，尤其關(guān)注生物醫(yī)藥領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)與突破。譜尼測試集團(tuán)是經(jīng)國家發(fā)改委、科技部、海關(guān)總署聯(lián)合發(fā)文認(rèn)定的國家企業(yè)技術(shù)中心、是北京市批準(zhǔn)的生物醫(yī)藥類工程實(shí)驗室、北京市科委認(rèn)定的工程技術(shù)研究中心、擁有多個掛牌的博士后科研工作站。多次承擔(dān)國家各部委重要檢驗檢測任務(wù)及國家重要科研項目，已參與完成863計劃、自然科學(xué)基金、攀登計劃等多個重點(diǎn)科研課題項目
展開 生物醫(yī)藥領(lǐng)域發(fā)文難？(CADD、ROSETTA、多組學(xué)）一區(qū)SCI墊腳石已備好！
相關(guān)蛋白及配體分子的收集與預(yù)處理
3.3 金屬離子的處理與準(zhǔn)備
3.4 金屬輔酶蛋白-配體的對接
3.5 對接結(jié)果展示與分析
實(shí)例講解與練習(xí)：基質(zhì)金屬蛋白酶MMP及其抑制劑對接
第四天下午
拓展對接使用場景（下）
4、小分子與小分子對接
4.1 小分子-小分子相互作用簡介
4.2 小分子結(jié)構(gòu)預(yù)處理
4.3 小分子-小分子對接
4.4 對接結(jié)果展示與分析
實(shí)例講解與練習(xí)：環(huán)糊精與藥物小分子的對接
5、核酸-小分子對接
5.1核酸-小分子的應(yīng)用場景
5.2核酸-小分子相互作用簡介
5.3核酸-小分子的預(yù)處理
5.4核酸-小分子對接
5.5相關(guān)結(jié)果的展示與分析
實(shí)例講解與練習(xí)：DNA G-四鏈體和配體分子對接
6、共價對接
6.1共價對接的原理及應(yīng)用場景
6.2蛋白和共價結(jié)合配體的預(yù)處理
6.3藥物分子與靶蛋白的共價對接
6.4相關(guān)結(jié)果的展示與分析
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Cloudam云端,探索高性能計算在藥物研究領(lǐng)域的解決方案
據(jù)了解，該藥企在與Cloudam云端的合作前，該藥企每年都會通過Schrodinger和Cresset FLARE等比較主流的商用軟件，對數(shù)千化合物進(jìn)行分子對接及結(jié)合自由能計算。由于設(shè)備已經(jīng)使用多年，企業(yè)內(nèi)部的計算資源老化嚴(yán)重，現(xiàn)有的GPU卡大部份為Nvidia P100及之前的加速卡，計算規(guī)模擴(kuò)張的速度已經(jīng)無法項目增長速度。
面對硬性計算資源的需求，該藥企CADD部門希望通過快速接入云上資源解決目前算力不足的問題。于是找到了能夠提供一站式云超算服務(wù)的Cloudam云端。
經(jīng)過評估，Cloudam云端的技術(shù)人員認(rèn)為該企業(yè)直接接入Cloudam云端SaaS平臺是一種比較快捷的方式，考慮到藥物研究的對于數(shù)據(jù)的安全性要求更高，Cloudam云端的技術(shù)人員為該企業(yè)提供了專屬計算區(qū)的方案。通過云上VPC將該藥企所需的存儲、計算及網(wǎng)絡(luò)等資源與其他SAAS用戶完全隔離，在用戶專有計算區(qū)中部署FLARE、Schrodinger的Agent服務(wù)，該藥企研發(fā)人員可通過可視化界面操作直接在本地電腦使用FLARE、Schrodinger的圖形界面觸發(fā)云上分子對接，結(jié)合自由能FEP計算，而相關(guān)計算結(jié)果也會實(shí)時同步到圖形界面。
該藥企通過Cloudam云端云E云超算服務(wù)搭建的獨(dú)立計算區(qū)，并行調(diào)動200-400張最新代Nvidia V100卡，原本算力資源不足的問題得到了解決。這樣一來，之前需要數(shù)周才能完成的計算任務(wù)，最終只用了不到兩小時便圓滿結(jié)束。
云超算在科研領(lǐng)域越來越多的成功應(yīng)用，證明了云計算的高效是不爭的事實(shí)，Cloudam云端云E云超算服務(wù)作為高性能計算行業(yè)的先行者，也在不斷完善云計算服務(wù)的解決方案，力求為用戶提供一個數(shù)據(jù)安全性能夠得到有效保障的云計算環(huán)境。
展開 北鯤云探索醫(yī)藥研發(fā),云計算再添新應(yīng)用場景
虛擬篩選在進(jìn)行生物活性篩選之前,利用計算機(jī)上的分子對接軟件模擬目標(biāo)靶點(diǎn)與候選藥物之間的相互作用,計算兩者之間的親和力大小,以降低實(shí)際篩選化合物數(shù)目,同時提高先導(dǎo)化合物發(fā)現(xiàn)效率,極大程度上節(jié)約了研發(fā)時間和成本。
盡管虛擬篩選有著明顯的優(yōu)勢,但是對于行業(yè)內(nèi)一些醫(yī)藥企業(yè)來說,他們所擁有的計算設(shè)備有限,計算性能較弱,需要花費(fèi)較長的時間才能得到結(jié)果；在藥物篩選過程中,涉及大量數(shù)據(jù)的運(yùn)行和存儲,企業(yè)本地的計算資源往往不夠；同時,篩選過后的大量數(shù)據(jù)需要管理,如果管理不善,必定會制約中心藥物篩選的發(fā)展,也不利于后期的審計核查及數(shù)據(jù)分析；最重要的是,藥物篩選源數(shù)據(jù)環(huán)境和目的數(shù)據(jù)環(huán)境是不同結(jié)構(gòu)的,數(shù)據(jù)異構(gòu)性大,整體的運(yùn)營和維護(hù)的成本較高。但,這所有限制的條件在北鯤云超算平臺,都不是問題。
北鯤云作為一個SaaS平臺,為企業(yè)搭建信息化所需要的所有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施及軟件、硬件運(yùn)作平臺,并負(fù)責(zé)所有前期的實(shí)施、后期的維護(hù)等一系列服務(wù),使企業(yè)無需購買軟硬件、建設(shè)機(jī)房,即可通過互聯(lián)網(wǎng)使用信息系統(tǒng)。
北鯤云超算平臺擁有280萬IOPS和20GB/s吞吐能力的并行文件系統(tǒng),高IOPS、高吞吐,高速的計算能力將大幅度提升企業(yè)工作效率,幫助企業(yè)縮短藥物篩選的時間,加快藥物研發(fā)的進(jìn)程;同時,北鯤云擁有海量云端異構(gòu)資源,最大化提高本地資源的利用率,當(dāng)本地算力資源不能滿足企業(yè)需求時,資源能夠自動溢到云上,能按需擴(kuò)展資源,來實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)庫的并行計算；北鯤云最低僅需0.08元/核時,超低的計費(fèi)價格,按需付費(fèi)靈活的方式,大大降低了藥物篩選的成本。
除虛擬篩選外,北鯤云還提供了基因測序、蛋白折疊、蛋白結(jié)構(gòu)模擬、分子對接、分子動力學(xué)模擬等應(yīng)用場景的高性能計算解決方案,助力生命科學(xué)領(lǐng)域的研究和發(fā)展。
展開 北鯤云計算：為藥企研發(fā)的飛速發(fā)展提供助力
它擁有全球領(lǐng)先的Cloud-HPC SaaS平臺，基于基因測序、靶標(biāo)發(fā)現(xiàn)、虛擬篩選、分子動力學(xué)模擬等應(yīng)用場景，能為生命科學(xué)行業(yè)用戶提供一站式的生物信息學(xué)及計算化學(xué)領(lǐng)域整體解決方案。
“前一段時間，有個上市知名藥企前來拜訪我們。在聊到企業(yè)發(fā)展這個節(jié)點(diǎn)時，這位企業(yè)高管一直搖頭，讓我們?yōu)樗峁┯行У慕鉀Q方案。”近日，北鯤云計算相關(guān)負(fù)責(zé)人為筆者講述了一個藥企案例。
他告訴筆者，這家企業(yè)現(xiàn)階段業(yè)務(wù)增長迅速，但是信息資源配置總是“拖后腿”，由于企業(yè)的計算資源非常老化，使用的大部分GPU卡為Nvidia P100，這導(dǎo)致計算機(jī)運(yùn)算速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上項目增長的速度。讓他們的制藥速度緩慢，供求失衡嚴(yán)重。
經(jīng)過對企業(yè)的了解后，北鯤云計算團(tuán)隊根據(jù)企業(yè)現(xiàn)狀部署了北鯤云超算平臺，接入后可并行調(diào)動200 -400張Nvidia V100卡進(jìn)行云上分子對接及結(jié)合自由能FEP計算，分子對接的計算時間從數(shù)周縮短至2個小時，計算效率提升100倍，制藥效率明顯提升30%。
據(jù)筆者了解到，現(xiàn)階段，有很多科研院所或者高校都存在計算資源老化、硬件配置低、運(yùn)行作業(yè)時計算緩慢、算力不足等問題。而在生命科學(xué)研究過程中需要大規(guī)模處理、篩選基因、分子數(shù)據(jù)。上述問題的存在，會在一定程度上阻礙生命科學(xué)領(lǐng)域相關(guān)課題的研發(fā)進(jìn)度，讓許多科學(xué)研究，只能止步在理論層面，無法落地實(shí)施。
基于這些真實(shí)存在的問題，北鯤云研發(fā)團(tuán)隊專門研發(fā)了北鯤云計算平臺。來為用戶提供從數(shù)據(jù)、軟件到算力的全流程服務(wù)，打造專業(yè)一體化的生物信息、計算化學(xué)等科研環(huán)境。同時，為了提高工作效率北鯤云超算平臺還預(yù)裝了300+行業(yè)主流應(yīng)用軟件。無需手動安裝開箱即用且兼容多種作業(yè)模式，省時省力。更值得一提的是，接入北鯤云資源后，由于硬件更新及時用戶能快速的獲取生物信息。由于北鯤云計算的先進(jìn)技術(shù)引領(lǐng)，那些傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)問題都將統(tǒng)統(tǒng)被解決。
展開 Discovery Studio 藥物發(fā)現(xiàn)與生物大分子計算模擬平臺
Discovery Studio的主要模擬功能：
· 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、丙氨酸掃描（computational alanine scanning）、核酸的設(shè)計與模擬、蛋白聚集效應(yīng)預(yù)測、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：完全基于配體的藥效團(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、定量構(gòu)效關(guān)系（QSAR/QSPR）、基于MMP的SAR分析等
· 有機(jī)小分子：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
· DS的應(yīng)用領(lǐng)域：以小分子化合物、生物大分子的設(shè)計與模擬為核心，應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋藥物、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。
· DS的易用性：DS界面友好、可定制且呈多視窗交互式，一鍵式鼠標(biāo)操作、操作簡便，易于使用，且支持“服務(wù)器（Server）-客戶端（Client）”模式，使得科研人員能夠最方便且最大限度地實(shí)現(xiàn)計算資源共享。
· DS的可擴(kuò)展性：基于領(lǐng)先的科學(xué)信息處理平臺Pipeline PilotTM（PP）建立起來的Discovery Studio軟件讓數(shù)據(jù)的共享和交流變得更為方便和簡潔。
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