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Discovery Studio 2023 版本更新一览

Discovery Studio™ (简称DS)是专业的生命科学分子模拟软件，DS目前的主要功能包括：蛋白质的表征（包括蛋白-蛋白相互作用）、同源建模、分子力学计算和分子动力学模拟、基于结构药物设计工具（包括配体-蛋白质相互作用、全新药物设计和分子对接）、基于小分子的药物设计工具（包括定量构效关系、药效团、数据库筛选、ADMET）和组合库的设计与分析等。

1992年，Accelrys公司发布了Insight II软件，这是全球早期用于分子建模、模拟和计算化学等领域的软件。随着软件版本更新迭代，Insight II的一些组件在后来的版本中进行了改进和整合，并于2005年发布了Discovery Studio 1.0版本，形成了一款更全面的软件套件。随后，Discovery Studio进行了多个版本的更新和改进，包括Discovery Studio 2.0（2006年）、Discovery Studio 2.1（2007年）、Discovery Studio 2.5（2008年）、Discovery Studio 3.0（2010年）等。软件需要生命力，需要持续不断的迭代更新，30多年以来，Discovery Studio一直在更新，并一直服务于生物治疗、仿真和小分子等研究领域的相关行业，Discovery Studio因其操作便携、模拟精准等特点也在业内广受好评。

Discovery Studio 2023将带来以下更新：

新功能

1. 添加了以NAMD为驱动的高斯加速分子动力学模拟（GaMD）。NAMD是一个专为大型生物分子系统的高性能模拟而设计的分子动力学软件；GaMD可用于同时对生物分子进行无约束增强采样和自由能计算。它的工作原理是增加谐波增强电位，以平滑生物分子势能表面并减少能量屏障。GaMD将生物分子模拟的速度大大加快了几个数量级。

2. 添加了3个新的轨迹分析功能。协助用户分析来自GaMD的动力学轨迹文件，包括RMSD、SASA、Dihedral、Distance等时间系列特征；还可将模拟轨迹中的构象聚类为离散状态，以提取代表性构象并在每个状态的基础上比较特征；还可以根据数据集或一组模拟来估计自由能景观，从而可以对 GaMD 模拟进行统计重新加权。

3. 添加了2个可对PharmDB数据库进行筛选过滤的新功能。筛选条件可以是结构的发布时间，配体分子量，药物五规则冲突数量，配体溶解度，结合位点的疏水性、极性、体积等，酶的名称、种属、功能、E.C. number等条件；还可以将一组配体映射到PharmaDB中。PharmaDB 是由BIOVIA开发的一个基于结构的药效基团的大型数据库，主要用途是帮助研究人员在药物发现和设计过程中进行数据挖掘和分析。它包含了大量的化合物信息、药物靶点、生物活性数据、药物代谢信息等，可以帮助研究人员进行药物筛选、寻找候选药物和了解药物的性质。在此次版本更新中包含了超过 730,000 个药效团模型，相较于之前版本的25万个药效团模型，丰富了模型的可选择性和提高了计算准确性。

功能加强

1. 使ZDOCK进行蛋白-蛋白对接的性能提高了20%，在GPU加持下的情况，计算速度更加快速。

2. 几个蛋白质建模相关Protocol现在均支持charmm36力场。这些Protocol分别是Prepare Proteins, Calculate Protein Ionization and Residue pK, Calculate Mutation Energy (Binding), Calculate Mutation Energy (Stability), Calculate Protein Formulation Properties。这几个Protocol可对蛋白质进行结构修复，结构质子化，计算突变能、溶解度、粘度、可开发性等性质以对蛋白质进行设计和改造。charmm36力场是经典分子力场，由CHARMM经过参数调整和验证而来，可以显著提高模拟结果的准确性。相较于其他力场，charmm36力场更适用于蛋白质、肽、核酸、磷脂、糖等多种生物大分子的模拟研究；charmm36力场具有较为完备的参数集，能够更准确地描述分子的力学性质和相互作用；charmm36力场的参数和模拟方法经过了广泛的验证和测试，能够产生可重复的结果，使得不同用户可以进行相互比较和验证；charmm36力场还考虑了多尺度效应，可以模拟从原子水平到宏观水平的多种时间和空间尺度上的生物分子行为。

3. 增强了抗体人源化功能。现在可以通过机器学习来区分人和非人抗体可变结构域序列，对输入序列进行突变以降低其免疫原性。还可以根据参数设置，使用机器学习方法设计合理人源化序列。

4. 扩展了Assign Forcefield 和 Type Ligands with MATCH (Prototype)这两个Protocol的化学空间覆盖范围。现在可以通过在 ESP 拟合 QM 数据上训练的机器学习模型以及通过拟合 QM 数据生成的扭转参数来分配电荷。

5. 增加了Filter by SMARTS筛选PAINS亚结构功能。现在可以直接对虚拟筛选得到的目标小分子进行假阳性化合物筛选了。PAINS是在大规模药物筛选过程中，不作用于目标靶点但呈现出急剧迷惑性假阳性结果的一类化合物，从而使得研究人员错误地认为某个化合物具有特定的生物活性。

其他更新

Discovery Studio 客户端增强了动力学模拟的轨迹动画显示，同时兼容了Windows11系统；CHARMm更新到了47b1版本；Dock Ligands (GOLD)现已支持GOLD 2023；抗体数据库更新了PDB数据库于2022年7月发布的6,711个抗体结构；RCSB Structure Search protocol的残基数据库根据2023年5月发布的PDB版本进行了更新，其中包含400,322个残基条目；PDB、PDB_nr95和Swiss-Prot BLAST数据库使用截至2023年5月的可用数据进行更新。

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