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创腾科技NEO-ATM:以高效率、高精度结合自由能计算赋能精准药物设计
来源:分子模拟与人工智能平台

在药物研发中,靶点蛋白与小分子的结合自由能(ΔG)是评估药物活性的核心参数。传统计算方法受限于采样不足、模型简化等问题,往往难以平衡精度与效率。创腾科技NEO-ATM模块基于先进分子动力学(MD)与增强采样技术,突破传统瓶颈,实现高精度、高可靠性的相对结合自由能预测,为药物优化提供科学依据。

1、相对结合自由能RBFE:规避传统绝对计算的误差

传统绝对结合自由能计算需从头模拟受体构象变化,易受采样不足影响。NEO-ATM采用相对结合自由能计算,始终固定配体在结合口袋内,避免受体构象漂移导致的误差,显著提升结果稳定性。

2、增强采样技术H-REMD:突破时间尺度限制

通过哈密顿副本交换分子动力学(H-REMD),NEO-ATM可高效探索配体结合口袋的动态构象,捕捉短时不可见的相互作用,模拟时间缩短30%以上,结果更接近实验值。

3、多副本并行计算:降低统计误差

NEO-ATM默认运行3个独立副本模拟,通过一致性验证确保结果可靠性,尤其在高波动性系统中(如5ns模拟),标准差较单次模拟降低40%。


实战案例概述: PKMYT1抑制剂结合自由能预测

一、研究背景

蛋白质激酶PKMYT1是癌症治疗的重要靶点,其与抑制剂RP-6306的结合机制直接影响药物疗效。通过解析PKMYT1与两种抑制剂(QGY、QG1)的共晶结构(PDBID:8D6D/8D6E),需验证NEO-ATM预测ΔG的准确性。

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二、计算方法

1、受体预处理

使用PROPKA3.1优化质子化状态,PDB2PQR补全氢键网络。

2、配体处理

MaxFlow平台完成分子构象优化。

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3、复合构建

基于Rigid alignment将配体对齐至共晶位点,确保结合模式一致性。

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4、NEO-ATM计算工作流搭建

三次副本模拟用来减少统计误差和确保结果的可重复性

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5、模拟参数

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6、结果分析

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三、结论

1、计算结果与实验数据的良好匹配

NEO-ATM模块在3ns和5ns模拟中的计算结果均与实验数据表现出良好的匹配度,RMSE和MAE均在化学精度1 kcal/mol以内,特别是5ns模拟的结果,进一步验证了NEO-ATM模块在预测相对结合自由能方面的准确性。

2、验证了数据的充分性

通过对比计算结果与实验数据,我们初步验证了用于计算的高质量晶体结构和实验数据的准确性和可靠性。这一验证显示,现有的结构和数据能够有效地支持NEO-ATM模块在结合自由能预测中的应用。

3、NEO-ATM模块的适应性

本研究还评估了靶标蛋白Y对于NEO-ATM模块的适应性,结果表明,该模块在捕捉靶标-配体相互作用的关键特性方面表现出色,为未来基于无实验值测量的模拟预测提供了坚实的基础。

4、客户价值:加速新药研发,降低失败风险

○ 精准优化:基于ΔΔG排序候选分子,聚焦高亲和力化合物,减少实验试错成本。

○ 早期决策:在无实验数据阶段预测结合模式,缩短先导化合物发现周期。

○ 跨靶点复用:NEO-ATM已适配百余种蛋白靶点,支持快速迁移至新项目。


四、用科学赋能创新

创腾科技NEO-ATM模块通过高精度、高效率的结合自由能计算,为药物研发提供了从靶点验证到优化的全流程支持。在PKMYT1案例中,其预测结果与实验高度吻合,充分证明其在复杂系统中的适应性。未来,创腾将继续深耕AI驱动的计算生物学,助力科学家突破“不可成药靶点”,加速精准医疗的实现。

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