面向药物发现的组合化学衍生数据库系统的设计

摘要

人类经过多年的积累，从已知的两千多万种化合物中收集了大量功能分子的信息，包括合成、结构、性质等等。如何从这座信息大山中挖掘出有用的东西是我们迫切需要解决的问题。随着计算机软硬件和网络技术的不断发展，我们可以构建一个面向药物发现的组合衍生数据库系统，从而能够用统一的形式对现有化学信息进行表达和管理、能够对已有数据进行快速的检索、并能运用组合化学的思想对所查询到的数据进行组合以生成一系列的分子用于虚拟筛选，从而加快新药发现的步伐。 本论文主要包括相互密切关联的两部分工作：一是开发了一套用于操作分子拓扑结构的分子软件开发包(NKMOL SDK)；二是建立了一个用于辅助药物发现的组合化学分子衍生程序。 分子软件开发包是论文的基础开发项目，主要包括化学对象模块、数据库模块、输入输出模块、专门算法模块和应用模块。它以图论为基础，提供各类函数功能，如：读写文件或数据库中的分子和反应数据：操作原子、化学键、官能团、分子、化学反应：识别分子的化学结构信息以及对分子等进行诸如匹配、组合、拆分等。利用这套工具，可以对有机分子、有机反应等进行有效的计算机处理，从而实现诸如分子识别、分子匹配、分子查询等功能，也能够根据用户端的要求对分子及结构片断进行组合衍生，形成数目巨大的分子拓扑结构。 组合化学分子衍生程序通过对用户提交的目标化合物通式进行取代衍生，用各种不同的取代基替换通式中的 R 基团，从而组合生成数目巨大的以目标化合物为核心的组合化学分子库。用户提交的目标化合物不同，相应生成的库也不同。此外，这个程序还与有机化学通式反应数据库相连接，为目标化合物提供可能的合成反应参考。组合化学分子衍生程序既可按桌面程序方式运行，也可按网络服务程序方式运行。 分子软件开发包和组合化学分子衍生程序主要采用 C 语言开发，在网络界面方面采用PHP语言开发。 总的来说，本论文提供了一个用于新药发现的有利平台，为研究人员开展工作提供了方便，同时它也是我们以后工作的基础。

目录

文摘

英文文摘

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第一章前言

第二章计算机辅助药物发现

第三章组合衍生数据库的设计与发现

第四章分子开发包的设计实现

第五章系统框架设计与实现

第六章应用举例

第七章总结

参考文献

致谢