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辽宁省生物大分子计算模拟工程中心

计算机辅助药物和蛋白质设计

计算机辅助药物设计(Computer Aided Drug Design,CADD)是利用计算化学基本原理,通过模拟药物与受体生物大分子的相互作用或通过分析已知药物结构与活性内在关系,合理设计新型结构先导化合物的药物设计方法。

本实验室将在计算机辅助药物设计方向开展如下研究:基于对疾病过程的分子病理生理学的理解,根据靶点的分子结构,并参考效应子的化学结构特征设计出对该疾病有治疗作用的药物分子,同时从药物结构出发,设计出药效学和药动学性质良好、选择性作用于靶点的药物,从而引导设计走向合理化。由此设计出的药物往往活性强,作用专一,副作用较低。基于对疾病过程的分子病理生理学的理解,根据靶点的分子结构,并参考效应子的化学结构特征设计出对该疾病有治疗作用的药物分子,同时从药物结构出发,设计出药效学和药动学性质良好、选择性作用于靶点的药物,从而引导设计走向合理化。

蛋白质特别是酶在工业上的应用已有很久的历史,酶在工业上得到越来越广泛的应用,然而天然酶的性能往往不能满足工业生产的实际需要。为了得到能满足实际生产所需要的酶,科学家们常常通过计算机辅助分子模型结合定点突变技术对酶进行改造。使用计算机模拟以及可视化技术建立蛋白质三维结构模型,确立突变位点或区域以及预测突变后的蛋白质的结构与功能对蛋白质工程是至关重要的。这种方法较之先前基于非理性设计思想的定向进化技术,能更快捷地获得期望的酶蛋白。在合理设计思想的指导下,将基于点突变的定向进化技术与蛋白质结构元件重组技术相结合,必将加快我们改造蛋白质的步伐,从而大大丰富了人们可以利用的优质酶/蛋白质的来源,提供了更高效安全的工业用酶以及蛋白类生物药品。本实验室将在计算机辅助蛋白质设计方向开展以下研究:采用计算机辅助蛋白质分子模拟及设计结合定点突变技术对有工业应用价值、药用价值,但性能不能满足实际应用时的需求的酶、抗体、肽等蛋白质分子进行改造,优化蛋白质的稳定性、特异性、靶向性、改善免疫原性以及药代动力学和疗效等。

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