計算機輔助藥物分子設計

內(nèi)容概要

從20世紀90年代以后，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展以及藥物化學、分子生物學和計算化學的發(fā)展，計算機輔助藥物分子設計（CADD）已經(jīng)發(fā)展成為一門完善和新興的研究領(lǐng)域。同時，CADD的發(fā)展和應用，也大大促進了藥物設計和新藥開發(fā)的效率。CADD已經(jīng)成為合理藥物設計中不可或缺的一環(huán)，在藥物設計中起著越來越重要的作用，因此，CADD方法的理論和應用研究具有非常重要的意義。國內(nèi)關(guān)于這方面的專著還很少，作者結(jié)合自己課題組的工作，并在參考大量文獻以及大量研究實例的基礎上，對CADD方法進行了系統(tǒng)而詳盡的闡述。本書對CADD的傳統(tǒng)方法以及一些新的方法都進行了介紹，而且結(jié)合大量實例對藥物設計的基本和具體操作進行了詳盡的論述，是一本理論與實踐相結(jié)合的論著。本書對于從事藥物研究的研究人員和教學工作者，是一本非常有益的參考書；本書所涉及的理論計算方法，對從事計算機化學、計算生物學、化學信息學以及生物信息學的研究工作者也具有重要的參考價值；本書也可以作為藥化學、理論化學以及分子生物學等專業(yè)的大學生和研究生的參考書。

作者簡介

徐筱杰教授簡介
1960年畢業(yè)于北京大學化學系，教授，博士生導師，曾在美國紐約州立大學石溪分校，加州大學戴維斯分校，喬治城大學醫(yī)學中心從事研究工作?，F(xiàn)任中國化學會計算化學委員會副主任，北京大學中醫(yī)藥現(xiàn)代化研究中心主任。已發(fā)表論文200余篇，專著三本。
研究領(lǐng)域：
1．藥物設計方法及應用：著重發(fā)展分子對接，結(jié)合自由能及溶劑化能的計算，二維及三維構(gòu)效關(guān)系，ADME預測及有關(guān)并行計算等相關(guān)方法及技術(shù)。
2．中醫(yī)藥信息系統(tǒng)：構(gòu)建及完善包括中藥方劑，藥用植物及中藥有效成分的三維結(jié)構(gòu)的醫(yī)藥信息系統(tǒng)及相關(guān)應用軟件。
3．超分子及介觀體系的計算機模擬：利用分子動力學及介觀動力學研究蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子及有機分子的聚集狀態(tài)，高分子體系的聚集狀態(tài)，介觀形貌及相分離。
4．基于中藥資源的新藥研制：已建成包括藥物設計，靶酶制備及活性測定，活性追蹤中藥有效成分的分離純化，利用分子烙印及藥物抗體方法直接從中藥體系中提取有效成分的工作平臺。目前正開展抗丙肝及抗腫瘤藥物方面的研究。

書籍目錄

第一章　藥物研究及計算機輔助藥物分子設計第一節(jié) 藥物研究和開發(fā)的歷史及現(xiàn)狀第二節(jié) 現(xiàn)代藥物研究的四大技術(shù)支柱一、分子生物學、基因組學及蛋白質(zhì)組學二、組合化學三、高通量篩選四、與藥物研究相關(guān)的信息科學及技術(shù)第三節(jié) 計算機輔助藥物分子設計一、概述二、CADD方法的分類第二章　計算化學中的最優(yōu)化方法第一節(jié)　引論一、 最優(yōu)化問題概述二、 數(shù)學預備知識三、最優(yōu)化條件第二節(jié) 數(shù)值最優(yōu)化方法一、最優(yōu)化算法的基本結(jié)構(gòu)二、無約束問題的最優(yōu)化方法第三章　計算化學中的非數(shù)值最優(yōu)化方法第一節(jié) 引論一、計算復雜性二、局部搜索算法三、組合優(yōu)化問題算法設計的思路第二節(jié) 模擬退火第三節(jié) 遺傳算法第四節(jié) 神經(jīng)網(wǎng)絡一、人工神經(jīng)網(wǎng)絡基本模型簡介二、用于優(yōu)化計算的網(wǎng)絡模型連續(xù)型Hopfield網(wǎng)絡三、自組織網(wǎng)第四章　分子力場和力場參數(shù)化第一節(jié) 分子力場的勢函數(shù)形式第二節(jié) 分子力場的分類一、 傳統(tǒng)力場二、第二代力場三、 通用力場四、其他力場第三節(jié) 力場參數(shù)的擬合第五章　構(gòu)象分析方法第一節(jié) 小分子的構(gòu)象分析方法一、系統(tǒng)搜索方法二、片段連接方法三、隨機搜索方法四、距離幾何方法五、分子動力學方法六、基于遺傳算法的構(gòu)象分析方法第二節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的預測第六章　分子動力學第一節(jié) 積分方法第二節(jié) 初始化第三節(jié) 粒子受力的求算 第四節(jié) 邊界條件第五節(jié) 非鍵相互作用能的處理一、截斷值方法二、FMM方法三、Barnes?Huts算法四、周期性邊界條件方法第六節(jié) 約束條件動力學第七節(jié) 恒溫和恒壓分子動力學第八節(jié) 分子動力學軌跡分析第七章　溶劑效應第一節(jié) 顯示溶劑模型第二節(jié) 連續(xù)介質(zhì)模型一、表面加和模型二、泊松?玻耳茲曼模型三、GB/SA模型四、模型多級矩展開方法五、極化的連續(xù)介質(zhì)模型六、SMx系列溶劑化模型第八章　結(jié)合自由能計算第一節(jié)　引言一、 熵增加原理和Gibbs自由能二、受體?配體結(jié)合的親和力三、自由能計算方法的分類第二節(jié) 自由能微擾和熱力學積分方法三、FEP和TI在藥物設計中的應用第三節(jié) 基于主方程的自由能計算方法一、MM/PBSA方法的原理二、MM/PBSA方法的應用三、MM/PBSA方法的發(fā)展和完善第四節(jié) 基于經(jīng)驗方程的自由能預測一、B?hm的自由能預測模型二、Eldredge的自由能預測模型三、Head的自由能預測模型第五節(jié) LIE方法第九章　定量構(gòu)效關(guān)系方法研究第一節(jié)　二維定量構(gòu)效關(guān)系方法一、Hansch法二、Free?Wilson法三、各種參數(shù)第二節(jié) 建立定量構(gòu)效關(guān)系模型的統(tǒng)計方法一、回歸分析二、遺傳算法三、人工神經(jīng)網(wǎng)絡第三節(jié) 三維定量構(gòu)效關(guān)系方法一、距離幾何3D?QSAR二、分子形狀分析三、比較分子場分析方法四、虛擬受體方法第四節(jié) QSAR的應用一、2D?QSAR的應用二、3D?QSAR的應用參考文獻第十章　 藥效團模型方法第一節(jié) 藥效團模型的表達一、藥效特征元素二、幾何約束第二節(jié) 藥效團模型的識別一、藥效團識別的基本步驟二、分子疊合和活性構(gòu)象第三節(jié) 基于藥效團模型的數(shù)據(jù)庫搜索一、基于藥效團的數(shù)據(jù)庫搜索二、柔性構(gòu)象搜索第四節(jié) 藥效團識別系統(tǒng)一、Receptor二、Apex?3D三、DISCO四、GASP五、CATALYST六、幾種藥效團識別系統(tǒng)的性能比較第五節(jié) 藥效團模型方法的應用一、Muscarinic M3受體拮抗劑的設計二、5?HT3受體拮抗劑的設計三、MC增生抑制劑的設計四、PKC抑制劑的設計五、HIV 1整合酶抑制劑的設計第十一章　分子對接方法第一節(jié) 分子對接的原理一、分子對接的理論基礎二、分子對接方法的分類三、分子對接方法中的重要問題第二節(jié) 幾種有代表性的分子對接方法一、DOCK二、AUTODOCK三、FlexX四、Affinity五、LigandFit六、SFDOCK第三節(jié) 虛擬篩選的策略第四節(jié) 分子對接在藥物設計中的應用一、胸苷酸合成酶抑制劑的設計二、DHFR抑制劑的設計三、EGFR和抑制劑間相互作用模式的研究第十二章　從頭設計方法第一節(jié) 從頭設計方法的分類一、片段定位法二、位點連接法三、片段連接法四、逐步生長法第二節(jié) 幾種重要的從頭設計方法一、GRID二、MCSS三、HINT四、LUDI五、Leapfrog第三節(jié) 從頭設計在藥物開發(fā)中的應用一、fⅩa抑制劑的設計二、全新FKBP?12配體的設計第十三章　分子三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫和虛擬組合化學第一節(jié) 三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫一、劍橋結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫二、國家癌癥研究所三、Available Chemicals Directory 3D(ACD?3D)四、Available Chemicals Directory?Screening(ACD?SC)五、MDL Drug Data Report 3D(MDDR?3D)六、Comprehensive Medicinal Chemistry(CMC)七、類似物設計的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫BIOSTER八、Chapman & Hall Dictionary of Natural Product(DNP)九、Metabolite十、Toxicity十一、中草藥三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫第二節(jié) 分子結(jié)構(gòu)的拓撲表達和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化一、分子結(jié)構(gòu)的拓撲表達二、分子三維結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化第三節(jié) 數(shù)據(jù)庫搜索技術(shù)一、子結(jié)構(gòu)匹配二、相似性搜索第四節(jié) 重要的三維結(jié)構(gòu)搜索系統(tǒng)一、MDL/Base二、Unity第五節(jié) 計算組合化學方法第十四章　藥代動力學特征和毒性的預測第一節(jié) 藥代動力學特征的預測一、脂水分配系數(shù)二、腦血分配系數(shù)三、腸通透性四、水溶性第二節(jié) 分子毒性的預測一、引論二、計算機輔助的化合物毒性預測方法三、常見化合物毒性預測軟件第十五章　EGF?R和抑制劑間相互作用模式的研究第一節(jié) 酪氨酸蛋白激酶一、PTK的結(jié)構(gòu)特征二、EGF?R的結(jié)構(gòu)特征三、EGF?R抑制劑的分類第二節(jié) 苯胺喹唑啉類抑制劑的三維構(gòu)效關(guān)系第三節(jié) EGF?R和喹唑啉類抑制劑結(jié)合模式的預測第十六章　HIV?1蛋白酶抑制劑的設計第一節(jié) HIV?1病毒的結(jié)構(gòu)和侵襲靶細胞的機制第二節(jié) 基于HIV蛋白酶的抑制劑設計附錄一分子模擬方法中常用概念和名詞一、分子坐標表示二、分子表面三、分子圖形顯示模型四、量化計算常見術(shù)語簡介附錄二藥物分子設計中常用軟件列表1?大型分子模擬軟件系統(tǒng)2?小型分子模擬軟件系統(tǒng)3?小型藥物設計軟件系統(tǒng)4?常用量化計算軟件5?分子力學、分子動力學和蒙特卡羅模擬軟件6?QSAR和分子參數(shù)計算軟件7?藥效團模擬軟件8?分子對接軟件9?從頭設計方法10?分子相似性和差異性分析以及組合庫設計11?藥代動力學和毒性預測軟件12?蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)模建、結(jié)構(gòu)評估和活性位點預測軟件13?數(shù)據(jù)庫搜索軟件14?分子疊合15?二維轉(zhuǎn)三維和文件格式轉(zhuǎn)換軟件16?分子顯示軟件17?求解PB方程的軟件18?化學軟件開發(fā)包19?國內(nèi)主要軟件代理商的相關(guān)信息

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