藥物發(fā)現(xiàn)與生物大分子計(jì)算模擬平臺(tái)Discovery Studio 2020新功能揭秘

Discovery Studio 2020相較于Discovery Studio 2019進(jìn)行了一系列產(chǎn)品性能的提高和新功能的增加，這些功能進(jìn)一步擴(kuò)展了研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，例如添加顯式膜結(jié)構(gòu)的跨膜蛋白分子動(dòng)力學(xué)研究和抗體成藥性評(píng)價(jià)等。

新功能涉及分子動(dòng)力學(xué)(Simulation)、藥效團(tuán)模型(Pharmacophores)、蛋白處理(Macromolecules)、抗體設(shè)計(jì)(Antibody)、分子對(duì)接(Receptor-Ligand Interactions)和毒性預(yù)測(cè)(TOPKAT)并進(jìn)行更新和改進(jìn)。

分子動(dòng)力學(xué)

Simulation

▶ 新增Multi-Site Lambda Dynamics method (MSLD)：用于計(jì)算大型類(lèi)屬庫(kù)分子的相對(duì)結(jié)合自由能，更好地進(jìn)行先導(dǎo)化合物的篩選優(yōu)化；

圖1：通過(guò)MSLD方法計(jì)算組合庫(kù)中分子的相對(duì)結(jié)合自由能

▶ 新增顯式膜結(jié)構(gòu)的跨膜蛋白的分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算。提供多種類(lèi)型的磷脂膜結(jié)構(gòu)，同時(shí)支持自定義膜類(lèi)型；

圖2：在POPC顯式膜內(nèi)溶劑化的hERG離子通道

▶ 優(yōu)化了分子動(dòng)力學(xué)的計(jì)算步驟，每一個(gè)計(jì)算步驟都可以通過(guò)作業(yè)提交系統(tǒng)進(jìn)行資源分配；
▶ QM/MM升級(jí)為64位可執(zhí)行程序。

藥效團(tuán)Pharmacophores
▶ 新增Ensemble Pharmacophore Generation ：從一組活性配體生成一組共同特征的藥效團(tuán)�；钚耘潴w使用2D指紋進(jìn)行聚類(lèi)。對(duì)于每個(gè)聚類(lèi)，從聚類(lèi)中心選擇5個(gè)配體，然后使用共同特征藥效團(tuán)算法創(chuàng)建藥效團(tuán)；
▶ 新增Interaction Pharmacophore Generation ：從受體-配體復(fù)合物的非鍵相互作用出發(fā)產(chǎn)生藥效團(tuán)模型；

▶ 優(yōu)化了3D QSAR Pharmacophore Generation的驗(yàn)證方法；
▶ 更新了PharmaDB數(shù)據(jù)庫(kù)，容量達(dá)到253,818個(gè)藥效團(tuán)模型。

蛋白處理Macromolecules
▶ 優(yōu)化Prepare Proteins 模塊：可以同時(shí)處理多個(gè)蛋白分子，并添加了并行計(jì)算提高計(jì)算效率；
▶ 新增Analyze Protein Interface的參數(shù) Neighbor Distance Cutoff：用于確定兩個(gè)氨基酸殘基是否相鄰。

抗體設(shè)計(jì)Antibody

▶ 新增計(jì)算抗體黏度，蛋白溶解度；
▶ 優(yōu)化抗體人源化計(jì)算Predict Humanizing Mutations 模塊參數(shù)，可以同時(shí)自定義重鏈(H)和輕鏈(L)的V基因和J基因；
▶ 計(jì)算聚集的工具面板重命名為Predict Protein Formulation Properties。

分子對(duì)接Receptor-Ligand Interactions
▶ GOLD接口支持最新版GOLD程序，可實(shí)現(xiàn)共價(jià)對(duì)接功能；
▶ 新增核酸分子與配體分子的2D相互作用圖；
▶ 優(yōu)化了非鍵相互作用中配體疏水作用的定義方法。

毒性預(yù)測(cè)TOPKAT
▶ 新增解釋TOPKAT計(jì)算結(jié)果的內(nèi)容，幫助更好理解Toxicity Prediction (TOPKAT)和Toxicity Prediction (Extensible)計(jì)算的結(jié)果。

新操作教程
▶Adding an explicit membrane to a transmembrane protein：“跨膜蛋白添加顯式膜結(jié)構(gòu)”教程
▶ Calculate relative binding free energies using Multi-Site Lambda Dynamics：“MSLD計(jì)算相對(duì)結(jié)合自由能”教程
▶ Generating ensemble pharmacophores from large data sets：“從一組活性配體生成一組共同特征的藥效團(tuán)”教程
▶ Generating interaction pharmacophores from a protein-ligand complex：“通過(guò)受體-配體相互作用產(chǎn)生藥效團(tuán)模型”教程

程序版本和庫(kù)更新
Discovery Studio 2020
▶  支持Pipeline Pilot 2020
▶  CHARMm版本更新至c43b2
▶  MODELER版本更新至v9.22
▶  Dmol³版本更新至v2020
▶  Blast+版本更新至v2.9
▶  抗體模板庫(kù)更新至2019年7月
▶  客戶(hù)端可以重新下載中斷的作業(yè)（interrupted jobs）

支持
Discovery Studio 2020
▶ 客戶(hù)端/服務(wù)器的操作系統(tǒng)