Виртуальный скрининг

Виртуальный скрининг — вычислительная процедура, которая включает автоматизированный просмотр базы данных химических соединений и отбор тех из них, для которых прогнозируется наличие желаемых свойств. Чаще всего виртуальный скрининг применяется при разработке новых лекарственных препаратов для поиска химических соединений, обладающих нужным видом биологической активности. В последнем случае процедура виртуального скрининга может быть основана либо на знании пространственного строения биологической мишени либо на знании структуры лигандов к молекуле данной биологической мишени. Виртуальному скринингу посвящён ряд монографий[1][2][3][4] и обзорных статей[5][6][7][8][9].

Виртуальный скрининг, основанный на знании пространственной структуры биологической мишени

Молекулярный докинг

Ключевой процедурой виртуального скрининга, основанного на знании пространственной структуры биологической мишени, является молекулярный докинг, позволяющий предсказать пространственное строение комплекса «лиганд-белок» и исходя из него при помощи оценочных функций рассчитать константу связывания лиганда с белком. В этом случае из соединений, для которых предсказаны наибольшие значения констант связывания с молекулой белка, формируют сфокусированную библиотеку, из которой отбирают материал для дальнейшего биологического эксперимента.

В качестве примера применения виртуального скрининга такого рода можно привести работу, направленную на поиск потенциальных лигандов NMDA- и AMPA-рецепторов[10].

Программы для молекулярного докинга:

1. FlexX (http://www.biosolveit.de/FlexX/)
2. Dock (http://dock.compbio.ucsf.edu)
3. AutoDock (http://autodock.scripps.edu)
4. AutoDock Vina (http://vina.scripps.edu)
5. Surflex (http://www.biopharmics.com, www.tripos.com)
6. Fred (http://www.eyesopen.com/products/applications/fred.html)
7. Gold (http://www.ccdc.cam.ac.uk/products/life_sciences/gold/)
8. PLANTS (http://www.tcd.uni-konstanz.de/research/plants.php)
9. 3DPL (http://www.chemnavigator.com/cnc/products/3dpl.asp)
10. Lead Finder (https://web.archive.org/web/20110315203423/http://www.moltech.ru/)
11. Molegro Virtual Docker (https://web.archive.org/web/20160807163250/http://www.molegro.com/)
12. ICM Pro (http://www.molsoft.com/icm_pro.html)
13. Q-Pharm (https://web.archive.org/web/20170914125245/http://q-pharm.com/)
14. Ligand fit, Libdock and CDocker (http://accelrys.com/services/training/life-science/StructureBasedDesignDescription.html)
15. DockSearch (http://www.ibmc.msk.ru)
16. eHiTS (https://web.archive.org/web/20150908093043/http://www.simbiosys.ca/ehits/index.html)
17. Glide (https://web.archive.org/web/20130514073838/http://www.schrodinger.com/productpage/14/5/)

Программы для виртуального скрининга:

1. VSDocker (https://web.archive.org/web/20100304062102/http://www.bio.nnov.ru/projects/vsdocker2)
2. DOVIS (http://www.bhsai.org/)

Виртуальный скрининг, основанный на знании структур лигандов

Существует несколько подходов к осуществлению виртуального скрининга, основанного на знании структур лигандов.

Виртуальный скрининг, основанный на поиске фармакофоров

Основная статья: Фармакофор

Виртуальный скрининг, основанный на поиске по молекулярному подобию

Основная статья: Молекулярное подобие

Виртуальный скрининг, основанный на применении моделей, полученных в результате поиска количественных соотношений «структура-свойство»

Основная статья: Поиск количественных соотношений структура-свойство

В этом случае виртуальный скрининг основан на процедуре прогнозирования целевого свойства (как правило, величины или вероятности проявления определенного вида биологической активности) при помощи количественных моделей «структура-свойство» (обычно с учётом их областей применимости) для всех соединений базы данных химических структур.

См. также

1. Методы виртуального скрининга на сайте ИФАВ РАН

Примечания

1. J. Alvarez, B. Shoichet. Virtual Screening in Drug Discovery. — CRC Press, Taylor & Francis Group, 2005. — ISBN 0-8247-5479-4.
2. G. Klebe. Virtual Screening: An Alternative to High Throughput Screening? — Kluwer Academic Publisher, 2002. — ISBN 0-792-36633-6.
3. H.-J. Bohm, G. Schneider. Virtual Screening for Bioactive Molecules. — Wiley-VCH, 2000. — ISBN 3-527-30153-4.
4. Varnek A., Tropsha, A. Chemoinformatics Approaches to Virtual Screening. — RSCPublishing, 2008. — ISBN 978-0-85404-144-2.
5. Walters W. P., Stahl M. T., Murcko M. A. Virtual screening – an overview (англ.) // Drug Discov. Today^[англ.] : journal. — 1998. — Vol. 3, no. 4. — P. 160—178. — doi:10.1016/S1359-6446(97)01163-X.
6. Eckert H., Bajorath J. Molecular similarity analysis in virtual screening: foundations, limitations and novel approaches (англ.) // Drug Discov. Today^[англ.] : journal. — 2007. — Vol. 12, no. 5—6. — P. 225—233. — doi:10.1016/j.drudis.2007.01.011. — PMID 17331887.
7. Willett P. Similarity-based virtual screening using 2D fingerprints (англ.) // Drug Discov. Today^[англ.] : journal. — 2006. — Vol. 11, no. 23—24. — P. 1046—1053. — doi:10.1016/j.drudis.2006.10.005. — PMID 17129822.
8. Fara D. C., Oprea T. I., Prossnitz E. R., Bologa C. G., Edwards B. S., Sklar L. A. Integration of virtual and physical screening (неопр.) // Drug Discov. Today: Technologies. — 2006. — Т. 3, № 4. — С. 377—385. — doi:10.1016/j.ddtec.2006.11.003.
9. Muegge I., Oloffa S. Advances in virtual screening (неопр.) // Drug Discov. Today: Technologies. — 2006. — Т. 3, № 4. — С. 405—411. — doi:10.1016/j.ddtec.2006.12.002.
10. Тихонова И. Г., Баскин И. И., Палюлин В. А., Зефиров Н. С. Виртуальный скрининг баз данных органических соединений. Создание сфокусированных библиотек потенциальных лигандов NMDA- и AMPA-рецепторов // Известия Академии наук. Серия химическая. — 2004. — № 6. — С. 1282—1291.