定量构效关系服务

定量构效关系
Quantitative Structure-Activity Relationship

定量构效关系(quantitative structure-activity relationship,QSAR)是一种借助分子的理化性质参数或结构参数,以数学和统计学手段定量研究有机小分子与生物大分子相互作用、有机小分子在生物体内吸收、分布、代谢、排泄等生理相关性质的方法。定量构效关系在药学研究中发挥着非常重要的作用。与之相近的定量结构性质关系(quantitative structure-property relationship,QSPR)则是化学信息学研究中十分活跃的研究领域之一,在环境化学、化学合成、药理药剂等学科中均有广泛应用。一些分支,如定量结构-色谱保留关系(quantitative structure-chromatography retention relationship,QSCRR),在色谱科学中有着重要应用。通过定量构效关系研究,研究者可间接获得药物分子与生物大分子之间的相互作用模式(特征),从而有的放矢地进行结构修饰或筛选出新颖的苗头化合物,达到提高药效(活性)或选择性、改善药效动力学性质、降低毒性/致癌致畸可能性或规避知识产权问题的目的。

定量构效关系可分为2D-QSAR和3D-QSAR。前者将分子整体的结构性质作为参数,对分子生理活性进行回归分析,建立化学结构与生理活性相关性模型。常见的二维定量构效关系方法有Hansch方法、Free-wilson方法、分子连接性方法等,最为著名和应用最广泛的是Hansch方法。后者引入了药物分子三维结构信息,间接地反映了药物分子与大分子相互作用过程中两者之间的非键相互作用特征,相对于二维定量构效关系有更加明确的物理意义和更丰富的信息量。目前应用最广泛的3D-QSAR方法是比较分子场方法(CoMFA)和比较分子相似性方法(CoMSIA)。近些年来,还发展出基于受体的3D-QSAR方法。该方法引入了受体结构信息,相比传统的基于配体的3D-QSAR方法(CoMFA和CoMSIA)提供的信息更为丰富,直接反映药物分子与生物大分子的相互作用模式。

  基于配体的3D-QSAR的基本流程

  1. 分子结构与活性数据准备;
  2. 生成分子构象库;
  3. 构象叠合;
  4. 生成相互作用(范德华力、静电力)格点;
  5. 建立相互作用与活性之间的回归方程;
  6. 统计学检验,选取预测能力强、具有统计学意义的模型;
  7. 解释模型,揭示构效关系;
  8. 根据模型设计新化合物,或对化合物库进行虚拟筛选。

  基于受体的3D-QSAR的基本流程

  1. 生物大分子的结构准备;
  2. 配体小分子的结构与活性数据准备;
  3. 生物大分子与配体小分子相互作用计算(如通过分子动力学模拟方法得到);
  4. 建立相互作用与活性之间的回归方程;
  5. 统计学检验,选取预测能力强、具有统计学意义的模型;
  6. 解释模型,揭示构效关系与相互作用模式;
  7. 根据模型设计新化合物。

  殷赋科技在定量构效关系研究方面拥有丰富的实践经验和核心技术,为广大科研工作者提供高效高质量的技术服务,欢迎垂询!