基于结构计算机辅助药物设计研究

黄志力

(中山大学生命科学学院生物化学系,广州 510275）

摘要：  计算机辅助药物设计是一门新兴的边缘学科,它以计算机为工具,充分利用有关药物及其生物大分子靶标的知识,通过理论模拟与计算和预测来指导和辅助新型药物分子的设计和发现，以缩短药物的开发周期。本文结合近年来若干成功应用实例，综述药物活性位点分析、数据库搜寻、全新药物设计等计算机辅助药物设计技术的研究新进展。

关键词： 计算机药物设计  受体 配体  数据库搜寻

Study In Computational Structure-based Drug Design

                                                                   HUANG ZhiLi

(Biochemistry College of life science ZhongShan University，GuangZhou 510275, China)

Abstract:：Computer Aided Drug Design (CADD) is a new frontier science. With the computer as a major tool，CADD accelerates the drug discovery process by doing theoretical simulations, calculations and predictions，based on the knowledge about relevant drugs and molecular targets, to help the design and discovery of new drugs. In this review，recent advances in the area of computer-aided drug design, such as active site analysis, database searching, new drug design are discussed combined with some recent successful applications.

Key words： Computer Aided Drug Design (CADD)  Receptor  Ligand Database searching

引言

　　药物分子设计研究作为化学、物理学、生命科学、计算机和信息科学等几大学科交叉、综合的产物,于20世纪奠定了发展基础,不仅在理论和方法上取得了丰硕成果,而且也已迈开实际应用的步伐。目前,随着人类基因组计划的完成、蛋白组学迅猛发展,大量的疾病相关基因被发现,使得药物作用的靶标分子急剧增加;另一方面,计算机技术发展日新月异,计算能力空前提高,使得从前由于计算资源不足而无法开展的药物分子设计变得可行。在这两方面的推动下,基于结构的计算机辅助药物设计技术在过去几年中取得了巨大进展^[1]。

    早期以结构为基础的药物设计是通过对一系列配体构效关系的分析，间接的得到靶位点结构信息，然后指导新配体的设计。随着X-射线衍射、核磁共振技术完善和发展，越来越多的生物大分子的三维结构被测定，并直接应用到药物分子的设计上去。位于美国加州大学圣地亚哥分校超级计算机中心的蛋白质结构数据库（PDB）是目前最大的蛋白质三维结构信息数据库，表1收录了该数据库生物大分子三维结构的最新情况，而图1显示了PDB从1972年至2004年4月收录的曲线图，从中可以看到数据库的数据量从1993年以来都是呈指数增长的。

表1  PDB的生物大分子三维结构收录情况

数据统计截至：2004年3月18日 (引至PDB网站：http://www.rcsb.org/pdb/holdings.html#holdings）