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计算机辅助药物设计以及Gromacs分子动力学

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#楼主# 2020-12-16

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当今,随着人类基因组计划的完成、蛋白组学的迅猛发展,以及大量与人类疾病相关基因的发现,药物作用的靶标分子急剧增加;计算机辅助药物设计是通过计算机模拟、计算和预算药物与受体生物大分子之间的关系,设计和优化先导化合物的方法;在计算机技术推动下,现在每项有一定规模的新药研究工作中,计算机辅助药物设计的研究都是一个基本的工作,世界上每一个大的制药公司都在使用计算机技术,致力发展该技术,应用前景十分广阔。
分子动力学模拟软件GROMACS的应用广泛、功能强大、用户友好,能够满足几乎所有常见的原子体系模拟需要,而且免费开源。采用GROMACS进行分子动力学计算分析从而指导进一步的实验工作,预测理论结果。不论你从事计算化学,生物医学或其他领域研究, 理解并实践分子模拟都能给你一些新的的思考方式,增强你对新问题的分析力与洞察力。
近日,教育部应对新冠肺炎疫情工作领导小组办公室印发《关于加强今冬明春校园疫情防控工作的通知》(简称《通知》),要求各地各校深刻认识今冬明春疫情防控形势的严峻性,牢牢守住教育系统疫情防线,毫不放松抓好今冬明春校园疫情防控工作。各级教育主管部门也将继续通过开展网络教学衔接高校师生开学后教学科研工作。应新老客户的培训需求,北京软研国际信息技术研究院特举办计算机辅助药物设计与分子动力学gromacs”专题培训班,本次培训由互动派(北京)教育科技有限公司具体承办,具体相关事宜通知如下:
一、培训特色:
两个培训课程共计七天,可以任选一个班报名或者两个班同时参加,采用“(2+2)+3”教学体系,分阶段授课,给与学员巩固练习时间;小班授课,对知识进行由浅入深,层层递进,系统讲解,配合案例解析边讲边练,让学员能运用模拟软件针对每个技术点进行上机操作;在线学习后对学员提炼出的问题提供专业指导,从而更好地满足学员不同方面的论文及实际科研需求;课堂上建立专属班级交流平台,学员学完后可以继续在班级群与老师同学交流问题,巩固学习内容。
二、 时间地点:
(一)计算机辅助药物设计班
20210109-0110            在线直播(授课2天)
20210116-0117            在线直播(授课2天)
二) Groamcs分子动力学班

20210120-0122            在线直播(授课3天)
北京软研国际信息技术研究院                       互动派(北京)教育科技有限公司      
二零二零年十二月九日                                二零二零年十二月九日
三、报名费用:  
可以任选一个班报名或者两个班同时参加
计算机辅助药物设计班: 每人¥3900元(含报名费、培训费、资料费)
Groamcs分子动力学班: 每人¥2900元(含报名费、培训费、 资料费)
优惠一:2021年1月1日前汇款可享受200元优惠(仅限前八名);
优惠二:同一人参加两个班可享受每班200元学费优惠;
优惠三:同一单位同时参加2人及以上可享受团报优惠;
费用提供用于报销的正规机打发票及盖有公章的纸质通知文件;如需开具会议费的单位请联系招生老师要会议邀请函;
四、联系方式:
咨询电话:16635916801             :温老师                             
报名邮箱:wang175765@126.com    报名微信/QQ: 1757658116
【注】1、开课前一周会务组统一通知;开课前一天会将直播链接及上机账号发至您邮箱或微信。如未收到请及时电话咨询!

“计算机辅助药物设计技术与应用”专题培训班大纲
课程名称
课程内容
生物分子互作基础
1.生物分子互作用研究方法
1.1蛋白-小分子、蛋白-蛋白相互作用原理
1.2 分子对接研究生物分子相互作用
1.3 蛋白蛋白对接研究分子相互作用
蛋白数据库
1. PDB 数据库介绍
1.1 PDB蛋白数据库功能
1.2 PDB蛋白数据可获取资源
1.3 PDB蛋白数据库对药物研发的重要性
2.PDB 数据库的使用
2.1 靶点蛋白结构类型、数据解读及下载
2.2 靶点蛋白结构序列下载
2.3 靶点蛋白背景分析及相关数据资源获取途径
2.4 批量下载蛋白晶体结构
蛋白结构分析
1. Pymol 软件介绍
1.1 软件安装及初始设置
1.2 基本知识介绍(如氢键等)
2.Pymol 软件使用
2.1蛋白小分子相互作用图解
2.2 蛋白蛋白相互作用图解
2.3 蛋白及小分子表面图、静电势表示
2.4蛋白及小分子结构叠加及比对
2.5绘制相互作用力
2.6 Pymol动画制作
3.实例讲解与练习
同源建模
1. 同源建模原理介绍
1.1 同源建模的功能及使用场景
1.2 同源建模的方法
2. Swiss-Model 同源建模;
2.1 同源蛋白的搜索(blast等方法)
2.2 蛋白序列比对
2.3蛋白模板选择
2.4 蛋白模型搭建
2.5模型评价(蛋白拉曼图)
2.6 蛋白模型优化
3.实例讲解与练习
小分子构建
1. ChemDraw软件介绍
  1.1小分子结构构建
1.2 小分子理化性质(如分子量、clogP等)计算
2.实例讲解与练习
小分子化合物库
1. 小分子数据库
1.1  DrugBank、ZINC、ChEMBL等数据库介绍及使用
1.2 天然产物、中药成分数据库介绍及使用
生物分子互作用Ⅰ
Autodock
1.分子对接基础
  1.1分子对接原理及对接软件介绍
2. 分子对接软件(Autodock或薛定谔) 使用
  2.1半柔性对接
      2.1.1  小分子配体优化准备
      2.1.2  蛋白受体优化及坐标文件准备
      2.1.3  蛋白受体格点计算
      2.1.4  半柔性对接计算
  2.2对接结果评价
      2.2.1  晶体结构构象进行对比
      2.2.2  能量角度评价对接结果
      2.2.3  聚类分析评价对接结果
      2.2.4  最优结合构象的选择
      2.2.5  已知活性化合物对接结果比较
3.实例讲解与练习
虚拟筛选
  2.3柔性对接
      2.3.1  小分子配体优化准备
      2.3.2  蛋白受体优化及坐标文件准备
      2.3.3  蛋白受体格点计算
      2.3.4  柔性对接计算
      2.3.5  柔性对接结果评价
      2.3.6  半柔性对接与柔性对接比较与选择
3. 分子对接用于虚拟筛选(Autodock或薛定谔)
  3.1 虚拟筛选定义、流程构建及演示
  3.2 靶点蛋白选择
3.3化合物库获取
3.4虚拟筛选
3.5 结果分析(打分值、能量及相互作用分析)
3.实例讲解与练习
答疑
针对前两天学习问题的答疑
生物分子互作用II
ZDOCK
1.预测蛋白-蛋白相互作用(ZDOCK)
1.1 受体和配体蛋白前期优化准备
1.2 载入受体和配体分子
1.3蛋白蛋白相互作用对接位点设定
1.4蛋白蛋白对接结果分析与解读
2. 实例讲解与练习
构效关系分析
1. 3D-QSAR模型构建(Sybyl软件)
  1.1 小分子构建
  1.2创建小分子数据库
  1.3 小分子加电荷及能量优化
  1.4 分子活性构象确定及叠合
  1.5 创建3D-QSAR模型
  1.6 CoMFA和CoMSIA模型构建
  1.7 测试集验证模型
  1.8模型参数分析
  1.9模型等势图分析
1.10 3D-QSAR模型指导药物设计
2. 实例讲解与练习
基于碎片药物设计
[size=11.0000pt]1. 基于碎片药物设计(MOE软件)
1.1基于碎片的药物设计与发现
1.2 基于碎片化合物库构建
1.2.1 骨架替换
1.2.2 碎片连接
1.2.3 碎片生长
1.3 基于药效团的化合物库生成
1.4 基于蛋白结合口袋的化合物库生成
1.5 基于分子描述符的化合物库生成
1.6 基于BREED规则的化合物库构建
1.7 基于碎片的化合物库筛选
2. 实例讲解与练习
分子动力学模拟
1. 分子动力学模拟简介
  1.1  分子动力学基本原理
1.2  分子动力学模拟在药物设计中的作用
答疑       
针对后两天学习问题的答疑
(二)“GROMACS分子动力学模拟技术与应用”寒假专题培训班(第十一期)大纲
课程名称
内   容
基础理论
[size=11.0000pt]
1 分子模拟基础理论
1.1 统计力学理论概述
1.2 主要算法介绍:最速下降法、共轭梯度法、有限差分法
1.3 力场、力场类型、参数和分类:AMBER、CHARMM、MMX、CVFF、OPLS
1.4 基础知识:积分迭代器、积分步长选取、温度控制、压力控制、周期性边界条件
1.5 模拟基本流程:能量最小化、NVE弛豫、NVT控温、NPT控压、MD平衡模拟
1.6 计算化学基本概念:范德华表面、分子表面、接触表面、溶剂可及表面、势能面
程序入门
2 GROMACS程序入门——学会编译方法,安装自己的GROMACS可执行程序,并运行一个例子。
2.1 版本/安装/运行
•Linux入门操作及方法
•并行介绍和环境搭建
•win版、linux版编译安装及运行
•win版下使用linux系统编译安装及运行GROMACS程序
2.2 重要文件:PDB、GRO、TOP/ITP、XVG、MDP(模拟升温退火在mdp中设置)
2.3 重要力场概念、分类及力场参数修改:——探究力场具体形式,为以后创建自己体系做准备,以OPLS为例,力场的各种参数说明及修改
不同生物体系建模与TOP文件构建
3 生物体系建模——掌握不同体系快速搭建方法,使学员具有扎实的建模基础
3.1 辅助工具软件ackmol、GaussView、vmd、Grace等
3.2 模型建模/TOP文件的生成
生物小分子PDB构建、生物小分子模型及原子类型定义、结构调整(键长、键角、二面角)、生物小分子top结构构建、itp文件建立、拓扑文件生成工具
3.3 不同生物体系的建模:混合模型仿真盒子、界面体系、球形体系
3.4 生物均相、多相复杂体系构建:蛋白质、核酸、多肽、溶剂等物质
3.5 构建一个简单的生物分子体系模型并运行
建模结果分析
4 模拟结果分析——掌握不同生物体系所需分析方法,生成拓扑结构和坐标文件
4.1 模拟轨迹分析:trajectory,sasa,rdf,freevolume等
4.2 生成拓扑结构和坐标文件:editconf,genconf,pdb2gmx等
4.3 模拟能量分析:energy,enemat等
4.4 系统动态结构分析:cluster,confrms,midist等
4.5 空间分布性质:gyrate,msd,rdf,traj等
4.6 分子结构分析:hbond,order,principal,spol等
4.7 静电作用分析:dielectric,dipoles,potential等
生物体系建模实践Ⅰ
5 水溶性蛋白质分子动力学模拟
5.1 配体分子的处理
5.2 蛋白结构的处理
5.3 修改蛋白坐标文件
5.4 修改拓扑文件
5.5 构建盒子并放入溶剂
5.6 平衡系统电荷
5.7 能量最小化
5.8  NVT平衡
5.9  NPT平衡
5.10 模拟结果取样
6 分子动力学结果分析
6.1 轨迹文件观察
6.2 能量数据作图
6.3 计算斜方差
6.4 测量回旋半径
6.5 计算结构的RMSD 值
6.6 计算原子位置的根均方波动
6.7 计算模拟过程中分子间的氢键的数目、距离或角度
7 蛋白质结合自由能计算(伞形采样法为例)
7.1 创建一系列反应路径分子构型
7.2 提取模拟间隔质心轨迹
7.3 模拟每个构型的伞形采样
7.4 柱状图分析计算结合自由能
7.5 模拟结果讨论
生物体系建模实践Ⅱ
8 生物膜磷脂双分子层生物膜、膜蛋白等建模
8.1 磷脂分子结构、双分子层建模   
8.2 模拟水通道(蛋白、多肽等)
8.3 插入溶剂分子
8.4 模拟系统达平衡
8.5 分析溶剂分子扩散速率
9 Martini粗粒化力场--可溶性蛋白模拟
9.1 获取目标蛋白文件
9.2 构建新的Martini粗粒化蛋白模型
9.3 创建Gromacs运行文件
9.4 构建模拟盒子运行能量最小化
9.5 填充溶剂分子
9.6 模拟系统达平衡
10 药物分子开发溶剂筛选
10.1 介绍热力学积分方法
10.2 构建药物分子模型
10.3 建模药物分子溶解在水相,油相和醇相  
10.4 计算不同相态下的分配系数
10.5 快速预测药物分配系数方法
SCI论文复献
根据学员需求,回答相关SCI文献中模拟的问题
给出建设性的意见,让学员轻松了解文献中模拟难点






六、往期培训现场:

七、往期教学情况及微信群疑难解答
八、培训优势
1,上课时采用腾讯会议直播,之前举办线下培训,很多学员反映,投影仪画质比较差以及部
分学员座位距离课堂屏幕较远看不清,大大降低了培训质量,以及很多学员要从外地赶来舟车
劳顿再加上差旅费比较高,再加上疫情影响很多学员不能外出,所以这次线上的培训是最好的
学习方法
2,授课采取面对面授课,通过微信群和老师连麦解决疑问,老师同步跟踪每个学员,让每个
学员都能够跟得上,学的好,包括自己科研问题,论文问题,软件使用版权问题等都可以请教老师
3,培训内容都是经过反复调研以及学员反馈确定下来的最精炼的干货
九、培训疑惑解答
1,很多学员有疑惑我是初学者怎么办,这个课程是否适合我?
本单位共计举办培训五十余期,参加培训人员两千余人,经统计参加培训学员%80
为初学者,%15 为中级学者,%5 为高级学者,培训课程设计为初中级学者,所以请放心来学习
2,我想学的不知道你们课程会不会涉及到以及看到培训文件里面没有,这个怎么办?
由于培训文件只能一个大纲的简介,如果学员有疑惑可以将想学的内容发于我
            乘风破浪会有时                     直挂云帆济沧海

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