基于蛋白质功能位点相似性的药物重定位新方法的开发及应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81803437
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H3407.药物设计与药物信息
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Since the R&D investment of new drugs has been increasing year by year and the risk of failure has also been increasing year by year, drug repositioning (or new uses for old drugs) has become a very important and adopted drug discovering strategy by both pharmaceutical companies and research institutes due to its drastically reduced R&D costs but increased success rate. Target prediction based on protein similarity has achieved a great success in predicting new indications of drugs as one of the core technologies of drug repositioning based on target-disease association. However, considering only the similarity of 1D sequence or 3D structure of proteins, it is easy to overlook targets that are not identical in sequence or fold, but share similar or even the same small molecule recognition sites. Therefore, the development of a method that can accurately predict the similarity of protein functional sites will provide an advantageous complementary tool for drug repositioning research based on target similarity. Although several related methods have been reported, the accuracy and speed of calculation have severely limited their application. In this study, we are aimed to develop an accurate and rapid method to evaluate the similarity of protein binding sites, which is sequence order-independent and also not dependent on the homology of 3D structures, and apply it to the actual drug repositioning research. The completion of this study will provide an effective tool for structure-based drug repositioning.
原创新药的研发投入逐年增高且失败风险逐年增大,因此,药物重定位(或老药新用)凭借其大幅度缩减的研发成本已经成为国内外制药企业及科研院所非常重视并采用的药物研发策略。基于蛋白质相似性的靶标预测作为基于靶标-疾病关联的药物重定位研究的核心技术之一,已在预测药物新适应症上取得了很大成功。然而,只考虑蛋白质一级序列或三维结构的相似性易忽略在序列或者结构上不同源,但却享有相似甚至相同小分子识别位点的靶标。因此,发展能准确预测蛋白质结合位点相似性的方法将为基于靶标相似性的药物重定位研究提供有利的补充工具。目前虽已有相关方法报道,但计算精度及计算速度严重限制了其发展和应用。本研究拟开发不依赖蛋白质一级序列和三维结构同源性的准确、快速的结合位点评价方法,并将其应用于实际的药物重定位研究之中。本研究的完成将为基于结构的药物重定位研究提供有效工具。

结项摘要

原创新药的研发投入逐年增高且失败风险逐年增大,因此,药物重定位(或老药新用)凭借其大幅度缩减的研发成本已经成为国内外制药企业及科研院所非常重视并采用的药物研发策略。基于蛋白质相似性的靶标预测是药物重定位研究的核心技术之一,然而,只考虑蛋白质一级序列或三维结构的相似性易忽略在序列或者结构上不同源,但却享有相似甚至相同小分子识别位点的靶标。基于本项目的资助,我们发展了一套全新的基于叠合的快速、准确的结合口袋三维相似性评价方法PocketShape,该方法打分函数的设计充分考虑了结合口袋骨架的几何形状、侧链的取向以及残基的理化性质,具有不依赖结合口袋序列计算的特点。PocketShape能高度识别相似性口袋和非相似性口袋(准确率>99%);能准确地将含有83个酶结构的数据集分成12大类,且分类结果与真实的SCOP蛋白质家族分类高度一致;在基于结合口袋的反向虚拟筛选方面表现出色,在多个体系上都获得比其他方法高的真阳性富集率。PocketShape单次计算的运行时间达到秒级,计算精度和计算速度明显优于同类方法Trixp,方便进行大规模的结合口袋相似性比较。使用PocketShape开展应用研究,为分别靶向DHODH、DPP4、新冠病毒3CLpro和新冠病毒RdRp的多个候选药物分子预测新适应症。综上,PocketShape在基于蛋白质结合位点相似性的蛋白质功能分类及药物重定位研究方面表现出良好的应用前景。.基于本课题的资助,相关成果共发表SCI论文8篇,包括中科院一区论文3篇,二区论文4篇,发表在Acta Pharm. Sin. B(1篇), J. Med. Chem.(2篇)等杂志上;获软件著作权1项;共申请发明专利2项,其中PCT专利2项,1项在国外6个国家和地区获得授权。

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(9)
Drug Design of "Undruggable" Targets
“不可成药”靶点的药物设计
  • DOI:
    10.1002/cjoc.201800552
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chinese Journal of Chemistry
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Wang Jie;Li Shiliang;Li Honglin
  • 通讯作者:
    Li Honglin
A fast protein binding site comparison algorithm for proteome-wide protein function prediction and drug repurposing
用于全蛋白质组蛋白质功能预测和药物再利用的快速蛋白质结合位点比较算法
  • DOI:
    10.1002/prot.26176
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Proteins: Structure, Function, and Genetics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li Shiliang;Cai Chaoqian;Gong Jiayu;Liu Xiaofeng;Li Honglin
  • 通讯作者:
    Li Honglin
Discovery of a Natural-Product-Derived Preclinical Candidate for Once-Weekly Treatment of Type 2 Diabetes
发现一种天然产物衍生的临床前候选药物,用于每周一次治疗 2 型糖尿病
  • DOI:
    10.1021/acs.jmedchem.8b01491
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Medicinal Chemistry
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Li Shiliang;Qin Chun;Cui Shichao;Xu Hongling;Wu Fangshu;Wang Jiawei;Su Mingbo;Fang Xiaoyu;Li Dan;Jiao Qian;Zhang Ming;Xia Chunmei;Zhu Lili;Wang Rui;Li Jia;Jiang Hualiang;Zhao Zhenjiang;Li Jingya;Li Honglin
  • 通讯作者:
    Li Honglin
Discovery, Optimization, and Structure-Activity Relationship Study of Novel and Potent RSK4 Inhibitors as Promising Agents for the Treatment of Esophageal Squamous Cell Carcinoma
新型强效 RSK4 抑制剂的发现、优化和构效关系研究,有望成为治疗食管鳞状细胞癌的药物
  • DOI:
    10.1021/acs.jmedchem.1c00969
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Medicinal Chemistry
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Yuan Yuan;Xu Junpeng;Jiang Lei;Yu Kangjie;Ge Yuanyuan;Li Mingyang;He Huan;Niu Qiqi;Shi Xiayu;Fan Linni;Chen Zhuo;Zhao Zhenjiang;Li Shiliang;Xu Yufang;Wang Zhe;Li Honglin
  • 通讯作者:
    Li Honglin
Deep Learning Based Drug Metabolites Prediction
基于深度学习的药物代谢物预测
  • DOI:
    10.3389/fphar.2019.01586
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Frontiers in Pharmacology
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Wang Disha;Liu Wenjun;Shen Zihao;Jiang Lei;Wang Jie;Li Shiliang;Li Honglin
  • 通讯作者:
    Li Honglin

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其他文献

其他文献

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靶向RSK4的新型抗食管鳞状细胞癌抑制剂的设计、合成与生物活性研究
  • 批准号:
    82173690
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    55 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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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