藥物分子對接的優(yōu)化模型與算法.pdf

1、藥物的設(shè)計和研發(fā)工作長久以來以其高投入、高風(fēng)險的特質(zhì)成為制約藥物領(lǐng)域發(fā)展的重要因素。隨著上世紀(jì)計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，將計算機技術(shù)、優(yōu)化方法與藥物設(shè)計三者融合而成的計算機輔助藥物分子設(shè)計已經(jīng)成為創(chuàng)新藥物研究的重要領(lǐng)域；而藥物分子對接方法研究則是計算機輔助藥物分子設(shè)計的重要環(huán)節(jié)和步驟。最優(yōu)化方法作為一門應(yīng)用型的學(xué)科，通過將實際的應(yīng)用問題轉(zhuǎn)化為合理的數(shù)學(xué)模型，并采用高效的優(yōu)化算法得到問題的最優(yōu)答案。將最優(yōu)化方法應(yīng)用到藥物分子對接領(lǐng)域，可以大大

2、提高計算機輔助藥物分子設(shè)計的準(zhǔn)確性與效率，同時極大的降低藥物設(shè)計前期的成本。 本文的主要工作，就是從優(yōu)化方法的模型建立與改進的優(yōu)化算法應(yīng)用兩個主要方面入手，通過建立全新的藥物分子對接中的優(yōu)化模型并應(yīng)用改進的搜索算法，從而得到更加全面、實用的分子對接優(yōu)化方法。 首先介紹了計算機輔助藥物分子設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)展及藥物分子對接方法的理論；然后，綜述了目前優(yōu)化方法的研究現(xiàn)狀并著重對本文應(yīng)用的遺傳算法理論及方法進行了闡述。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)

3、建了基于經(jīng)驗和基于知識的兩種藥物分子對接的優(yōu)化模型Escore和Kscore并將改進的基于信息熵的多種群自適應(yīng)遺傳算法引入到分子對接的優(yōu)化過程中，形成了實用有效的藥物分子對接程序EGAsDock及KGAsDock。 為驗證兩種優(yōu)化方法的有效性，本文分別采用復(fù)合物自由結(jié)合能預(yù)測及晶體結(jié)構(gòu)復(fù)原、分子對接實例等方法對兩種算法的準(zhǔn)確性及可行性進行了測試，測試結(jié)果顯示兩種分子對接方法均具有較好的實用性及計算精度；特別是基于知識的優(yōu)化模型在