[發明專利]藥效團聚類方法

在審

• 申請號: 201811561630.0
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN109727636A
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 周凌霄;王曼
• 申請（專利權）人: 周凌霄
• 主分類號: G16B20/00
• 分類號: G16B20/00;G16B30/00;G16B40/00;G16C20/50
• 代理公司: 上海邦德專利代理事務所(普通合伙) 31312
• 代理人: 余昌昊

本發明提出一種實現蛋白質與蛋白質，小分子與蛋白質之間結合的藥效團聚類方法，包括步驟：步驟一、自動批量生成藥效團模型；步驟二、從藥效團模型中提取每個藥效團特征的3D坐標和特征名稱；步驟三、計算提取的每個藥效團特征的部分電荷與疏水性，利用部分電荷與疏水性重新定義每個藥效團特征；步驟四、將每個藥效團特征置于五維空間；步驟五：計算出藥效團模型間的差異值；步驟六：對批量的藥效團模型進行聚類，聚類結果用于預測蛋白質與蛋白質或蛋白質與小分子化合物間的結合。

技術領域

本發明涉及計算機生物領域，尤其涉及一種藥效團模型的批量生成方法。

背景技術

聚類分析指將物理或抽象對象的集合分組為由類似的對象組成的多個類的分析過程。

藥效團聚類方法廣泛應用于藥物研究項目。正如國際純和應用化學聯合會(IUPAC)術語表[2]中所定義的，藥效團描述活性分子中的化學特征和它們的空間排列，以及參與特定生化相互作用的焦油。一些軟件工具提供了藥效團修飾和生成的解決方案，包括Accelrys Discovery Studio、LigandScout、ZINCP.er。

通常情況下，一個藥效團模型由一組排列在三維空間中的化學特征組成，這些特征可以用來表示所描述的分子的生物活性。根據配體的藥效團相似性對配體的分子相互作用進行聚類，提供了一種研究不同配體如何能夠結合到具有類似或不相似結合親和力的特定受體位點或不同受體位點的方法。三維空間中藥效團模型的有效聚類目前是一個挑戰。

然而，2014年12月8號BMC Bioinformatics發布的“結合空間和化學信息聚類藥效團”(Combining spatial and chemical information for clusteringpharmacophores)，作者周凌霄(Lingxiao Zhou)公開了如何使用三維藥效團聚類方法實現快速、準確地將31種球蛋白結合類固醇和4組選定的抗體-抗原復合物的結合親和力或抗原的數據進行了聚類，提供了一種三維藥效團聚類方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種藥效團聚類方法，以實現蛋白質與蛋白質，小分子與蛋白質之間的結合。

為了實現上述目的，本發明提出了一種藥效團聚類方法，包括以下步驟：

步驟一、自動批量生成藥效團模型；

步驟二、從所述藥效團模型中提取每個藥效團特征的3D坐標和特征名稱；

步驟三、計算提取的每個所述藥效團特征的部分電荷與疏水性，利用所述部分電荷與疏水性重新定義每個藥效團特征；

步驟四、將每個所述藥效團特征置于五維空間；

步驟五：計算出藥效團模型間的差異值；

步驟六：對批量的所述藥效團模型進行聚類，聚類結果用于預測蛋白質與蛋白質或蛋白質與小分子化合物間的結合。

優選的，所述藥效團特征包括6個藥效團特征，包括：HBA、HBD、HYD、POS、NEG及RIN。

優選的，在步驟三中，通過將CHARMM力場和Momany-Rone部分電荷法應用于每個相關的原子組來計算所述部分電荷。

優選的，在步驟三中，使用AlogP方法來計算所述疏水性的值；根據Ghose使用的表達式，通過將相關原子的所有原子疏水性值相加來計算每個藥效團特征的部分疏水性。

優選的，在步驟四中，通過歸一化坐標與化學屬性值，從而整合并將每個所述藥效團特征置于五維空間。

優選的，在步驟五中，運用展維度的ICP算法計算出所述藥效團模型間的差異值。

優選的，在步驟六中，運用系統聚類算法對批量所述藥效團模型進行聚類。