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Sybyl与Discovery Studio联合打造分子模拟智囊团

2018-03-20

超算技术并不简单等于超级计算机,其核心技术主要涵盖硬件、软件和生态系统等多个方面。在软件方面,多学科交叉技术的创新发展,为推进分子模拟技术在化学生物制药研发领域中的发展,不断拓展分子模拟研究领域的范围等提供了新的可能。当前社会大力倡导“大众创业、万众创新”,知识创新和技术创新已经成为推进中国科技实力提升和产业升级的必要条件。现今各大研究中心、计算机构、科研院所纷纷引入分子模拟类软件以提高自己的研发效率。

分子模拟是一个集物理学、化学、材料学于一体的科学研究方向。它在过去的十多年内取得了巨大的进步,已经成为材料、物理、化工、医药、生物等多个领域的重要研究方法。近十年来,在亚太区域,特别是我国,在不断重视科技研究和产业开发的趋势下,依靠分子模拟类软件的技术应用,我国的科技研究人员在分子模拟领域取得了非常优秀的科研成果。

Sybyl(药物小分子与生物大分子模拟软件)以及DiscoveryStudio(生命科学分子模拟软件)以强大的专业性得到业内人士以及国家超级计算深圳中心的青睐。深圳超算相继引进这两个软件作为中心分子模拟智囊团两大猛将,以提高中心的分子模拟技术,从而更好的发挥超级计算机的平台作用,提高中心的研发效率,构建更为健康的产业生态。

1.Sybyl:药物小分子与生物大分子模拟软件

Sybyl是来自于Tripos公司的全球最先进的分子模拟和CADD研发工具,持续的产品更新功能增强,使产品适用于药物研发的各个阶段,并逐渐渗入到生命科学,环境科学,化学化工等领域。Sybyl是最全面的药物与分子设计专业工具,提供综合的分子模拟工具,搭配深圳超算强大的计算机硬件系统,形成可视化的分子模拟结构,分析、提取相关数据。

Sybyl软件模拟中,通过不断的改善和升级,常规任务操作起来更加快捷便利,形成可视化的分子模拟结构,分析、提取相关数据等流程性能得到提升,从而使中心的科研效率、服务质量更进一个层次。

Sybyl(药物小分子与生物大分子模拟软件)内容包括基于配体的设计、基于受体的设计、用R-基团虚拟筛选技术实现先导化合物的跃迁、结构生物学、化学库的设计、化学信息学、Sybyl-X、授权书简化、支持LinuxWindows等相关的模块。所有模块都以Sybyl强大的科技为支撑,不管是寻找下一个有突破性的药物还是其它的分子发现项目,都可以用Sybyl来解决分子发现中的问题。

Sybyl各方面的亮点也让我们对分子模拟的下一步技术突破有了更多的期待。

1.在分子操作方面:点击选择会更加方便,同时配备相关数据自动选择、提取、创建功能。

2.在数据库方面:配体数据库和生物高分子词典参考RCSB库重新生成。

3.在大规模并行计算方面:支持安装有Surflex-DockSurflex-Sim的商业队列系统。

4.分子数据分析工具强大:SYBYL-X2.0引进了分子数据分析工具,在数据集、计算可以以图形表示分子性质,分子数据分析工具包含了同步浏览器。

2.DiscoveryStudio:生命科学分子模拟软件

DiscoveryStudio™(简称DS),基于Windows/Linux系统,面向生命科学领域的新一代分子建模和模拟环境。它与Sybyl的区别在于,Sybyl是服务于药物小分子与生物大分子的研究人员,而DS则是服务于生命科学领域的实验生物学家、药物化学家、结构生物学家、计算生物学家和计算化学家,应用于蛋白质结构功能研究,以及药物发现,为研究队伍的合作与信息提供共享平台。

DiscoveryStudio的主要模拟功能包括:

生物大分子:蛋白/核酸的序列分析、蛋白进化分析、蛋白质三维结构的预测与模拟、蛋白质结构表面电荷分析及pKa值预测、膜蛋白的结构预测与模拟、抗体结构的预测与模拟、蛋白理性设计、虚拟氨基酸突变等;

计算化学:分子力学计算和分子动力学模拟、拉伸分子动力学模拟、量子力学/分子力学(QM/MM)计算等;

基于靶标结构药物设计:基于靶标结构的化合物虚拟筛选、全新药物设计、metoo/mebetter药物设计、药靶作用机制解释、分子对接、基于片段的药物设计与改造等;

基于配体药物设计部分:完全基于配体的药效团设计、基于配体-受体复合物的药效团设计、化合物数据库的构建和筛选、药效团数据库的构建与保存、基于药效团数据库的反向找靶、定量构效关系分析(QSAR/QSPR)、构效关系分析(MMP)、虚拟组合化学库的设计与分析、类药性筛选、化合物构象搜索和分析、化合物ADMET性质预测等;

基于上述模拟功能,DiscoveryStudio的应用主要涵盖药物、化学、生物三大学科,研究领域包括:疾病的发病机理研究、新药发现和设计、生物信息学、结构生物学、酶学、免疫学、病毒学、蛋白质工程、肿瘤研究、食品科学、环境毒理研究等。

另外,深圳超算所有的软件应用面向全社会开放。对于超级计算软件有需求的高等院校、科研机构和企事业单位均可以以合理的价格租用,大大减少了科研及产品研发的成本,深受科学研究工作者及产品研发工程师的信赖和赞誉。更重要的是,租用模式提升了全社会的资源利用率,形成了聚集效应,全面提升了深圳市乃至全国的科研及应用水平,更为推动科技生产力的提升和综合实力的增强做出了重大贡献。