集成分子模拟、复杂网络和深度学习的药物和靶标相互作用计算新方法发展及其应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21775060
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0310.化学信息学与人工智能
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The binding affinity, thermodynamics and kinetics of drug-target interaction play an important role in the determination of the efficacy and safety of drugs. They are also important in the drug discovery, drug design, and drug safety assessment as well as lead optimization. The study of the interaction between drug and target by various experiment strategies is both labor-intensive and time-consuming. Therefore, development of new effective methods that can be used to reasonable and reliable calculation and prediction of the interaction between drugs and targets will be of importance both from theoretical and practical use. In this project, we aimed to develop new effective computational methods for the calculation and prediction of the drug-target interaction by integrating molecular modeling, complex network and deep learning. We will develop new methods to predict the binding affinity between the drugs and their targets. We will also develop new computational methods and strategies to calculate the thermodynamics and kinetics of drug-target interactions. The performance of the developed methods will be further validated by using them to the screening and calculation of the binding affinity, thermodynamics and kinetics of drug-target interactions between two typical targets acetylcholinesterase and monoamine oxidase with their inhibitors. The results from our study will be useful to the new computational methods development both for drug-target interaction calculation and structure-based drug design and development.
药物和靶标相互作用的亲和力、热力学和动力学性质是决定药物有效性和安全性的重要参数,在药物发现、药物安全性的评估以及先导化合物优化中发挥着重要的作用。基于实验方法进行药物和靶点相互作用研究需要耗费大量的财力、物力和人力。因此,发展有效的方法对药物和靶点相互作用进行理论计算和预测具有重要的理论价值和实际意义。本项目拟发展集成分子模拟、复杂网络和深度学习方法的药物和靶标相互作用计算新方法,构建合理准确的药物-靶标亲和力预测模型,发展药物-靶标相互作用热力学和动力学性质计算新方法,并通过将所发展的计算模型和方法用于两种典型的药物靶标乙酰胆碱酯酶和单胺氧化酶抑制剂的发现以及药物和靶点亲和力、结合热力学和动力学性质的计算,通过多种实验方法对我们所发展的计算方法的有效性和准确性进行合理评价。项目的研究结果对药物和靶标相互作用计算新方法发展以及基于结构的药物设计和发现方法学的发展具有重要的理论和实际意义。

结项摘要

药物和靶标相互作用的亲和力、热力学和动力学性质是决定药物有效性和安全性的重要参数,在药物发现、药物安全性的评估以及先导化合物优化中发挥着重要的作用。基于实验方法进行药物和靶点相互作用研究需要耗费大量的财力、物力和人力。因此,发展有效的方法对药物和靶点相互作用进行理论计算和预测具有重要的理论价值和实际意义。我们发展了集成分子模拟、复杂网络和深度学习方法的药物和靶标相互作用计算新方法,构建合理准确的药物- 靶标亲和力预测模型,发展药物-靶标相互作用热力学和动力学性质计算新方法,并通过将所发展的计算模型和方法用于典型的药物靶标如PD-L1,LRRK2,FKBP51小分子抑制剂的发现以及药物和靶点亲和力、结合热力学和动力学性质的计算,通过多种实验方法对我们所发展的计算方法的有效性和准确性进行合理评价。本项目共发表 SCI 论文 10 篇,分别发表在相关领域的权威期刊如Brief. Bioinfor., Chem. Eng. J., Comput Struct Biotechnol J. , Neoplasia, ACS Chem Neurosci.等刊物上。我们的研究结果对药物和靶标相互作用计算新方法发展以及基于结构的药物设计和发现方法学发展具有重要的理论和实际意义。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Virtual Screening and Biological Activity Evaluation of New Potent Inhibitors Targeting LRRK2 Kinase Domain
针对 LRRK2 激酶结构域的新型强效抑制剂的虚拟筛选和生物活性评估
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    ACS Chemical Neuroscience
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Shuoyan Tan;Xiaoqing Gong;Huanxiang Liu;Xiaojun Yao
  • 通讯作者:
    Xiaojun Yao
Introducing block design in graph neural networks for molecular properties prediction
在图神经网络中引入块设计以进行分子特性预测
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2021.128817
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Yuquan Li;Pengyong Li;Xing Yang;Chang-Yu Hsieh;Shengyu Zhang;Xiaorui Wang;Ruiqiang Lu;Huanxiang Liu;Xiaojun Yao
  • 通讯作者:
    Xiaojun Yao
TrimNet: learning molecular representation from triplet messages for biomedicine
TrimNet:从生物医学的三联体消息中学习分子表示
  • DOI:
    10.1093/bib/bbaa266
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Briefings in Bioinformatics
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Pengyong Li;Yuquan Li;Chang-Yu Hsieh;Shengyu Zhang;Xianggen Liu;Huanxiang Liu;Sen Song;Xiaojun Yao
  • 通讯作者:
    Xiaojun Yao
MolAICal: a soft tool for 3D drug design of protein targets by artificial intelligence and classical algorithm
MolAICal:通过人工智能和经典算法进行蛋白质靶点3D药物设计的软工具
  • DOI:
    10.1093/bib/bbaa161
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Briefings in Bioinformatics
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Qifeng Bai;Shuoyan Tan;Tingyang Xu;Huanxiang Liu;Junzhou Huang;Xiaojun Yao
  • 通讯作者:
    Xiaojun Yao
RetroPrime: A Diverse, plausible and Transformer-based method for Single-Step retrosynthesis predictions
RetroPrime:一种多样化、合理且基于 Transformer 的单步逆合成预测方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Xiaorui Wang;Yuquan Li;Jiezhong Qiu;Guangyong Chen;Huanxiang Liu;Benben Liao;Chang-Yu Hsieh;Xiaojun Yao
  • 通讯作者:
    Xiaojun Yao

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其他文献

The investigation of the interaction between 5-Iodouracil with human serum albumin by spectroscopic and modeling methods and determination of protein by synchronous fluorescence technique
光谱法和模型法研究5-碘尿嘧啶与人血清白蛋白的相互作用以及同步荧光技术测定蛋白质
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Pesticide Biochemistry and Physiology
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    崔风灵;罗红霞;张强斋;秦利霞;杨颖;渠桂荣;姚小军;卢雁
  • 通讯作者:
    卢雁
The characterization of 1- (4-bromophenyl) -5-phenyl -1H-1,2,3- triazole on acute toxicity, antimicrobial activities, photophysical property, and binding to two globular proteins
1-(4-溴苯基)-5-苯基-1H-1,2,3-三唑的急性毒性、抗菌活性、光物理性质以及与两种球状蛋白结合的表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Photochemistry & Photobiology, B: Biology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘鹤;林强;谢艺贤;舒火明;李博;高歌;肖凯;姚小军;董润璁;刘艳玲;何猛雄;吴禄勇;孙振范;何文英
  • 通讯作者:
    何文英
Investigation of interaction between human serum albumin and N6-(2-hydroxyethyl)-adenosine by fluorescence spectroscopy and molecular modeling
通过荧光光谱和分子模型研究人血清白蛋白和 N6-(2-羟乙基)-腺苷之间的相互作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Luminescence
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    王俊丽;渠桂荣;崔艳瑞;崔风灵;卢雁;姚小军
  • 通讯作者:
    姚小军
Unveiling the molecular mechanism ofbrassinosteroids: Insights from structure-based molecular modeling studies
揭示油菜素类固醇的分子机制:基于结构的分子模型研究的见解
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Steroids
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    雷蓓蕾;刘吉元;姚小军
  • 通讯作者:
    姚小军
Schr?dinger药物虚拟筛选流程模块在大学生物和化学信息学教学中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    大学化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    白启峰;张洋;靳玲玲;姚小军
  • 通讯作者:
    姚小军

其他文献

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AI技术路线图

姚小军的其他基金

结合深度学习和分子模拟的PD-1/PD-L1相互作用小分子抑制剂设计新策略发展及实验验证
  • 批准号:
    22173038
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    60 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于多尺度分子模拟技术和复杂网络分析的丙型肝炎病毒耐药性机理研究及耐药性预测模型的构建
  • 批准号:
    21475054
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    86.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于机器学习算法集成和分子模拟的蛋白质-RNA相互作用位点预测及其分子识别机理研究
  • 批准号:
    21175063
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
单核苷酸多态性与孟德尔遗传病/复杂性疾病之间关系的预测新方法研究以及致病机理的探索
  • 批准号:
    20905033
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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