天然药物网络数据库中活性分子3D结构的实现及其构效关系研究

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信息技术是现代社会生活的重要支柱,化学信息学(Chemical Informatics)是以化学、化工、计算机与信息技术为基础的一门新兴边缘学科,包括:化学、化工文献学;化学知识体系的计算机表示、管理与网络传输;化学图形学;化学信息的解析与数据挖掘处理;化学知识的计算机推演;化学教育与教学的现代技术与远程信息资源。本文正是在化学信息学范畴下的工作。 本文在前人建立的天然药物网络数据库的基础上,第一次在中药网络数据库中构建了药物分子三维结构,实现了其计算机网络显示。应用VRML(VirtualReality Modeling Language)技术直观、真实的表示了分子量大结构复杂的药物分子在空间的实际存在方式。由于其自身具有传输容易的特点,制作的药物分子模型可以实现网络传输,用于在在Internet上实现分子3D结构显示,实现了对网络库中活性分子的三维结构的共享,被众多的研究者使用,为实现三维结构搜索,根据靶位的空间结构来筛选活性化合物,对药物先导化合物的发现和分子设计打下坚实的基础。 基于此数据库可直接开展药物构效关系的研究,本文以维生素E系列化合物为对象,采用量子化学的3-21G从头算方法对其抗氧化活性行了构效关系研究。计算步骤是,先使用HyperChem6构造出各种化合物,用HyperChem自带的分子力学MM+和Polak-Ribiere优化方法在目标分子的构象空间中寻找能量相对较低的构象,然后用AM1半经验方法进一步优化其构型,得到一系列能量值,然后利用Hyperchem6.0其中集成的QSAR模块,计算化合物的QSAR参数,其中包括:疏水性参数(LOGP)、分子表面积、总体积、折射率、极化率等参数。用Mopcac7中PM3方法计算了分子中键级的大小,最后使用Gaussian98软件包中的3-21G从头算方法计算分子轨道。得到几种与生物活性有关的结构参数。在此基础上,分析具有不同结构的生育酚的抗氧化活性,进一步确定构型与生物活性之间的关系。本文中的实验光谱是用甲醇做溶剂在Shimadu UV-2100S紫外光谱仪中测得。
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