电子结构计算机辅助药物设计系统和方法技术方案

一种电子结构计算机辅助药物设计系统包括：处理器和与该处理器相连的存储介质。所述处理器用于：在存储介质上导入蛋白质和配体的原始pdb文件；对该原始pdb文件加水和调节PH值的氯离子和钠离子，运行分子动力学模拟程序，得到常温状态的pdb文件；基于所述常温状态的pdb文件，计算所述蛋白质和配体的全电子结构，得到所述蛋白质的轨道系数和分子轨道能级；计算所述蛋白质表面疏水口袋；根据该蛋白质的表面疏水口袋文件，确定蛋白质‑配体相互作用下的活性残基和活性原子；根据该活性原子和活性残基，设计小肽并运行对接程序，确定该小肽是否可取。本专利申请的电子结构计算机辅助药物设计系统为药物设计提供明确的靶点目标，节约大量人力和财力。

Computer Aided Drug Design System Based on Electronic Structure

An electronic structure computer aided drug design system includes a processor and a storage medium connected to the processor. The processor is used for: importing the original pdb file of protein and ligand on storage medium; adding water to the original pdb file and adjusting chloride and sodium ions of PH value, running molecular dynamics simulation program to obtain the pdb file at room temperature; calculating the full electronic structure of the protein and ligand based on the pdb file at room temperature, and obtaining the orbital system of the protein. Number and molecular orbital energy levels; calculation of the hydrophobic pockets on the surface of the protein; determination of the active residues and active atoms under the interaction between protein and ligand based on the surface hydrophobic pocket file of the protein; design of small peptides and run docking procedures according to the active atoms and residues to determine whether the small peptide is desirable. The electronic structure computer-aided drug design system of this patent application provides a clear target for drug design and saves a lot of manpower and financial resources.

【技术实现步骤摘要】
电子结构计算机辅助药物设计系统和方法
本专利申请总体涉及电子结构计算机辅助药物设计技术，并且更具体地涉及基于蛋白质整体电子结构计算的一种电子结构计算机辅助药物设计系统和一种电子结构计算机辅助药物设计方法。
技术介绍
现有的计算机辅助药物设计(ComputerAidedDrugDesign)仅根据蛋白质和药物结合的自由能(FreeEnergy)变化，从储存有数十万个药物的数据库(Dataset)中一个一个地筛选(Screen)，每天最多只能筛选几百至一千个药物，不仅盲目，而且工作量巨大，同时消耗大量的成本，而成功筛选一个新药常常需要十年以上。因此，有必要提供一种电子结构计算机辅助药物设计系统和方法，为药物设计提供明确的靶点目标，使药物设计不再盲目，加快寻找新药的时间，并节约大量人力和财力。
技术实现思路
本专利申请提供一种可为药物设计提供明确的靶点目标并节约大量人力和财力的电子结构计算机辅助药物设计系统。在一个实施例中，一种电子结构计算机辅助药物设计方法包括：在计算机的存储介质上导入蛋白质和配体的原始pdb文件；在所述原始pdb文件的基础上，加入水和调节PH值的氯离子和钠离子，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子结构计算机辅助药物设计方法，其包括：在计算机的存储介质上导入蛋白质和配体的原始pdb文件；在所述原始pdb文件的基础上，加入水和调节PH值的氯离子和钠离子，运行分子动力学模拟程序，得到常温状态下的pdb文件；基于所述常温状态下的pdb文件，计算所述蛋白质和配体的全电子结构，得到所述蛋白质的轨道系数和分子轨道能级；计算所述蛋白质表面疏水口袋，得到该蛋白质的表面疏水口袋文件；根据该蛋白质的表面疏水口袋文件，确定蛋白质‑配体相互作用下的活性残基和活性原子；以及根据所述活性原子和活性残基，设计小肽并通过运行所述蛋白质和所述小肽的对接程序，确定该小肽是否可取。

【技术特征摘要】
2017.11.23 CN 20172158040901.一种电子结构计算机辅助药物设计方法，其包括：在计算机的存储介质上导入蛋白质和配体的原始pdb文件；在所述原始pdb文件的基础上，加入水和调节PH值的氯离子和钠离子，运行分子动力学模拟程序，得到常温状态下的pdb文件；基于所述常温状态下的pdb文件，计算所述蛋白质和配体的全电子结构，得到所述蛋白质的轨道系数和分子轨道能级；计算所述蛋白质表面疏水口袋，得到该蛋白质的表面疏水口袋文件；根据该蛋白质的表面疏水口袋文件，确定蛋白质-配体相互作用下的活性残基和活性原子；以及根据所述活性原子和活性残基，设计小肽并通过运行所述蛋白质和所述小肽的对接程序，确定该小肽是否可取。2.根据权利要求1所述的电子结构计算机辅助药物设计方法，其中取得常温状态下的pdb文件步骤包括：在所述蛋白质的原始pdb文件的基础上补足缺漏的原子和所有氢原子；产生结构psf文件；加入水和调整PH值的钠离子和氯离子并生成新的pdb文件；根据该新的pdb文件重新产生psf文件；加入残基结构的par文件和top文件；编辑运行分子动力学的配置conf文件；以及运行分子动力学NAMD程序。3.根据权利要求1所述的电子结构计算机辅助药物设计方法，其中计算所述蛋白质和配体的全电子结构的步骤包括：根据所述常温状态下的pdb文件将该蛋白质分解为多个二聚体；选择性地在蛋白质残基周围放置点电荷以模拟水环境；对所述多个二聚体进行量子计算；汇合该多个二聚体的量子计算结果以构建该整个蛋白质的哈密顿矩阵；求解基于所述哈密顿矩阵的哈密顿矩阵本征方程并根据负本征值定理求得所有本征能量。4.根据权利要求1所述的电子结构计算机辅助药物设计方法，其中计算所述蛋白质表面疏水口袋的步骤中使用CASTp方法。5.根据权利要求1所述的电子结构计算机辅助药物设计方法，其中确定蛋白质-配体相互作用下的活性残基和活性原子的步骤包括：在该蛋白质表面所有的疏水口袋中选出其中最大的1，2，3个口袋的原子；选出10-20条LUMOs上的原子；根据活性原子必须是既在疏水口袋中又必须在LUMOs轨道上且轨道系数必须不为零的原则，确定活性原子。6.根据权利要求1所述的电子结构计算机辅助药物设计方法，还包括根据所述蛋白质的轨道系数和分子轨道能级，计算该蛋白质的电导率...

【专利技术属性】
技术研发人员：周林祥，周文瑾，吴晓东，
申请(专利权)人：周林祥，周文瑾，吴晓东，
类型：发明
国别省市：上海,31