同类书刊排行榜
- 畅销榜
- 收藏榜
-
教学月刊中学版（教学管理）
-
小学阅读指南高年级版
-
教育故事
-
教师博览中旬刊(原创版)
-
红领巾成长版
-
小学教学语文版
-
中学政治教学参考高中教学（适合高中教师）
-
中学历史教学参考下半月（综合版）
-
中学地理教学参考(上半月.高初中)
数据采集与处理杂志在线阅读
蛋白质-配体分子对接中构象搜索方法
常珊’陆旭峰’王峰”
(1. 江苏理工学院电气信息工程学院生物信息与医药工程研究所,常州,213001；
(2. 常州大学信息科学与工程学院,
---文章选自数据采集与处理杂志
摘要：分子对接是研究蛋白质-配体分子间相互作用与识别的有效方法。分子间的相互作用过程中形成的近天然构象是结合自由能极低的构象,快速且准确搜索能量极低的构象对于蛋白质-配体分子对接至关重要。木文回顾了蛋白质-配体分子对接中主要的构象搜索算法,包括快速穷举搜索、启发式物索和其他搜索方法,并列举了采用不同搜索算法的代表性分子对接软件。其次,介绍了蛋白质-配体分子对接的国际评估实验、常用的测试标准库和评价的重要指标。最后，分析并指出了当前蛋白质-配体对接构象搜索方法所存在的主要问题，并对未来的工作进行了展望。
关键词：蛋白质-配体相互作用;构象搜索方法;分子对接
中图分类号：TP301 文献标志码:A
Review of Conformational Searching Method for Protein-Ligand Molecular Docking
Chang Shan', Lu Xufeng'， Wang Feng'
(l. Institute of Bioinformatics and Medical Engincering, School of Electrical and Information Engineering, Jiangsu University of
Technology, Changzhou, 213001, China; 2. School of Information Science & Engineering, Changzhou University, Changzhou,
213164,China)
Abstract: Molecular docking technclogy is an effective approach to protein-ligand interactions and recognittion. The near-native conformations generated in the interaction process are the lowest energy conforma-tions, so it is pivotal for the protein-ligand docking to searching these conformations quickly and accurately. Here we reviewed the main conformational searching methods in protein-ligand docking, including the exhaustive searching, heuristic searching and other searching strategies. Mcanwhile, we listed the repret sentative docking programs by using these different searching strategies. Furthermore, we introduced the international assessment of predicted interaction, the widely used testing benchmark and the evaluation indexes in protein-ligand docking. Finally, we pointed out the existing major problems of the search strategies in protein-ligand docking and gave a prospect for such field in the near future.
Key words: protein-ligand interaction; conformational searching method; molecular docking
生物体内很多重要的生理过程,如细胞的周期调控,合成代谢,信号转导以及遗传信息的传递等,都有赖于蛋白质和配体分子的相互作用和识别°”。分子对接是研究蛋白质与配体分子间相互作用与识别的理论方法,对生命活动的分子机理研究,生物分子复合物结构预测和靶向药物筛选等都具有重要的意义“*。其中,创新药物开发是分子对接的重要应用领域。创新药物研究具有重大的社会效益和经济效益,而新药开发却是一件耗资巨大且效率较低的工作,一般平均要筛选十万种以上的化合物才能得到一种新药。目前,已知的化合物分子数量已达到数千万量级,使药物开发具备了大数据的基础。但依靠传统药理学和实验模型测试成千上万个化合物,开发的时间成本和资金成本巨大。分子对接则可以快速高效地对千万量级的化合物分子进行计算筛选,精准发现有潜力的备选新分子,因此可以有效推进新药研发的进程。
分子对接被用于研究分子间相互作用,经典的热力学认为，蛋白质和配体分子间的相互作用是系统热力学平衡的过程，相互作用所形成的复合物结构应该是结合自由能最低的构象”。因此,一方面分子对接计算需要采用数学模型或函数尽量准确的计算结合自由能。另一方面,还需要发展有效的搜索算法快速找到自由能极低的构象。分子对接中的构象搜索是极其复杂的问题。假设受体结构固定不动,配体相对受体运动,在刚性对接的前提下,至少需要搜索平移和旋转 6 个自由度。如果进一步考虑受体或配体的分子柔性,则搜索空间将更复杂。
蛋白质-配体分子对接构象搜索方法主要包括快速穷举搜索和启发式搜索两大类。如果配体为生物大分子,如蛋白质,RNA 或DNA,则相互作用的区域可以出现在分子表面任何位置(图 1(a)),因此往往需要进行全局搜索,可采用快速穷举搜索遍历各种位置,或采用启发式算法进行近似的全局搜索。如果配体为小分子化合物,分子对接则往往有一定的结合口袋(图 1(b)),可以限定构象空间的搜索范围,通常会采用启发式算法进行限定区域的搜索。
本文将结合国内外研究进展以及本课题组开展的一些研究工作，就蛋白质和配体分子对接中构象搜索方法的进展情况进行分析和综述。
穷举搜索是当处理的问题找不到明确解决方法和规律时,逐一枚举此问题的各种可能情况,通过一定的评判原则从中挑选出符合要求的情况作为问题的候选解。当配体为生物大分子时,蛋白质受体表面的任何区域都有可能成为相互作用界面,因此,尽可能穷举所有构象并进行评价成为蛋白质-配体分子对接中的常用的搜索方法。
本文章从互联网采集，文章摘自于数据采集与处理订阅，文章版权归数据采集与处理杂志和作者所有；仅供需要数据采集与处理订阅的朋友试读，请勿用做它途；如有侵权请联系本站，24小时内删除，感谢支持！
