[发明专利]一种基于小分子三维结构描述小分子片段属性的指纹设计方法

说明书

本发明公开了一种基于小分子三维结构描述小分子片段属性的指纹设计方法，其特点是采用输入小分子三维结构，识别小分子的属性原子的方法，计算连接点原子和属性原子的空间位置关系，根据不同的使用目的，定义了两种不同描述小分子片段属性的指纹，一种是通过数据库搜索的指纹，另一种是通过计算相似性的指纹。本发明与现有技术相比具有快速生成两种指纹，将其应用于实际药物分子的设计和修改过程中，能够快速找到多个相似片段，生成多个新分子，有效的帮助药物化学家快速的进行药物分子设计与修改，尤其是规避专利上有显著效果。

技术领域

本发明涉及计算机辅助药物设计技术领域，具体地说是一种基于小分子三维结构描述小分子片段属性的指纹设计方法。

背景技术

在药物设计的整个过程中，为了规避专利进行的药物小分子的修改是主要的工作之一，其准确有效的修改有利于降低药物开发的成本和减少时间周期，规避专利提高效率。一般情况下，当药物化学研究人员在进行药物小分子设计时，经常容易出现小分子部分片段已经被专利保护的情况，此时总是要研究人员依靠对小分子结构的观察并结合个人经验对这部分结构进行修改。或依靠已有的计算软件，如薛定谔或者LeadIT等提供界面的软件，可以通过手动的方式结合个人经验进行修改。这两类方式都要求过于依赖研究人员的经验，导致效率低下。在进行药物小分子结构修改的时候，如若小分子出现部分结构已经被专利保护时，此时修改方向就是找一个功能相似，但是结构不同的片段替代，此时准确的描述小分子片段特性极其重要，主要包括小分子的三维结构特征和属性特征。因此，本发明在寻找一种可以描述小分子片段的时候，能够更好的贴切实际使用情况，可以有效地替代传统的研究人员的经验，有利于药物化学研究人员更具有目的性的并且更为高效的进行分子修饰。

现有技术的药物小分子设计和修改过于依赖研究人员的经验，规避专利效率低，不能准确有效的进行药物小分子的修改，药物开发周期长、成本高，大大影响了药物化学研究人员更具有目的性的并且更为高效的进行药物分子设计与修饰。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种基于小分子三维结构描述小分子片段属性的指纹设计方法，采用输入小分子三维结构，识别小分子的属性原子的方法，计算连接点原子和属性原子的空间位置关系，设计两种不同的描述小分子片段属性的指纹，可根据不同的使用场景，通过计算两组指纹的相似性判断两个小分子片段的相似性，可以快速的生成两种指纹，将这两类指纹应用于实际药物分子的设计和修改过程中，能够快速找到多个相似片段，生成多个新分子，有效的帮助药物化学家准确、有效、快速的进行药物分子设计与修改，能够更好的贴切实际使用情况，可以有效地替代传统的研究人员的经验，有利于药物化学研究人员更具有目的性的并且更为高效的进行分子修饰，进一步降低药物开发的成本和减少时间周期，规避专利提高效率。

本发明的目的是这样实现的：一种基于小分子三维结构描述小分子片段属性的指纹设计方法，其特点是采用输入小分子三维结构，识别小分子的属性原子的方法，计算连接点原子和属性原子的空间位置关系，设计两种不同的描述小分子片段属性的指纹，其具体计算包括以下步骤：

步骤1：根据rdkit对原子类型的定义，从输入的小分子三维结构中找出所有的目标属性原子，并标记为属性原子集合A；所述属性原子为氢键给体或氢键受体两种属性。

步骤2：将小分子上所有的氢原子作为连接点，区分出一个连接点的情况和多个连接点的情况，为了扩大数据量，对于三维小分子，所有氢原子的位置被认为是可以作为连接点的位置，即氢原子被标记为t原子，与氢原子相连的重原子被标记为b原子，根据实际的药物小分子设计的原则，可以将三维小分子分为两类片段，一类可以作为一个连接点，另一类可以作为多个连接点；多个连接点时主要以两个连接点为基础，因此定义两个连接点的指纹即可：任意两两组合所有的一个连接点的情况，分别将两个连接点氢原子定义为t1，t2，相对应的两个重原子定义为b1，b2。

步骤3：根据不同的使用目的，按下述一个连接点和多个连接点的情况，分别设计基于数据库搜索目的和基于相似性计算搜索目的的两类不同指纹：