Neosuite CNPD 中國天然產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫
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最后更新：2014-03-04
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生產(chǎn)企業(yè)：創(chuàng)騰科技有限公司
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產(chǎn)品詳細介紹NeoSuite Chinese Natural Product Datebase, NeoSuite)
創(chuàng)騰科技有限公司和中國科學(xué)院上海藥物研究所聯(lián)合開發(fā)的綜合性天然產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫。這一數(shù)據(jù)庫利用Symyx公司先進的ISIS化學(xué)信息管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)管理，可以方便地利用ISIS/Base&Draw檢索或連接其他分子模擬和分子設(shè)計軟件系統(tǒng).。CNPD數(shù)據(jù)庫目前共收集了三十七個類別的57,000多個天然產(chǎn)物，其中70%的分子是類藥性分子，相關(guān)的數(shù)據(jù)包括天然產(chǎn)物的CAS登錄號，名稱，分子式，分子量，熔點等理化性質(zhì)，以及二維及三維分子結(jié)構(gòu)，生物活性，自然來源和參考文獻信息。對于原植物或同屬中藥，還收錄了對應(yīng)的中文名，拉丁文名，性味，歸經(jīng)及功能主治信息。CNPD可以幫助從事藥物化學(xué)，植物化學(xué)，有機化學(xué)，醫(yī)藥，農(nóng)藥及生物化學(xué)等領(lǐng)域的研究人員系統(tǒng)的了解天然產(chǎn)物分離，提取和鑒定的研究方法；或者對天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)及生物活性信息進行定量或定性的分析研究，深入了解某類藥物的結(jié)構(gòu)與活性間的關(guān)系，為新藥研究提供系統(tǒng)的和有價值的信息。由于天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)具有非常好的差異性，因此數(shù)據(jù)庫中的許多化合物還可以作為組合化學(xué)設(shè)計的起始結(jié)構(gòu)。
中國天然產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫[Chinese Natural Product Database (CNPD® )]是創(chuàng)騰科技有限公司和中國科學(xué)院上海藥物研究所聯(lián)合開發(fā)的綜合性天然產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫。這一數(shù)據(jù)庫是在SYMYX化學(xué)信息管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立并完成的。SYMYX化學(xué)信息管理系統(tǒng)是目前國際通用的管理系統(tǒng)，使用方便,兼容性好。
CNPD®是面向相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)家建立的易于使用的綜合性天然產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，該產(chǎn)品力圖系統(tǒng)的收集、整理、分析從中國國產(chǎn)的植物中分離鑒定出的天然產(chǎn)物的物理性質(zhì)、生物活性及化學(xué)結(jié)構(gòu)等信息，結(jié)合中國傳統(tǒng)中草藥的應(yīng)用實踐，利用最先進的計算機化學(xué)信息管理手段，為中國的新藥、天然產(chǎn)物及相關(guān)領(lǐng)域的研究與開發(fā)工作，提供一個不可多得的好工具。
CNPD® —物有所值的天然產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫
CNPD® 數(shù)據(jù)庫包括兩方面內(nèi)容：一是庫管理系統(tǒng)，二是數(shù)據(jù)本身。
CNPD® 數(shù)據(jù)庫的一個重要方面是管理系統(tǒng)。CNPD® 的數(shù)據(jù)庫是利用SYMYX公司先進的ISIS化學(xué)信息管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)管理，可以方便地連接其他分子模擬和分子設(shè)計軟件系統(tǒng)如Discovery Studio. SYMYX公司的ISIS系統(tǒng)在Windows 環(huán)境下運行，使用者無需任何專業(yè)計算機知識, 不需學(xué)習(xí)任何編程語言, 即可利用ISIS/Base & Draw對CNPD® 數(shù)據(jù)庫自如地進行檢索、瀏覽和維護。更重要的是，使用者在使用ISIS/Base & Draw對CNPD® 數(shù)據(jù)庫進行檢索時，還可以使用到一種非常有效的新功能結(jié)構(gòu)式搜尋。化學(xué)結(jié)構(gòu)式是化學(xué)家的通用語言，當(dāng)化學(xué)家利用結(jié)構(gòu)式搜尋功能對CNPD® 數(shù)據(jù)庫進行檢索時，可以非常準確的得到他們所需的信息。
CNPD® 數(shù)據(jù)庫的另一個重要內(nèi)容便是數(shù)據(jù)本身。CNPD® 目前共收集了五萬七千多個天然產(chǎn)物，涵蓋天然產(chǎn)物的三十七個類別。而且類藥性分析結(jié)果標(biāo)明，CNPD® 中有70％的分子是類藥性分子。
生物堿
甙
黃酮
蒽醌
菲醌
萘醌
苯醌
苯并呋喃
苯并吡喃
木脂素
強心甙
萜烯
倍半萜
二萜
三萜
單萜
香豆素
芪（二苯乙烯）
alkaloid
glycoside
flavonoid
anthraquinone
phenanthraquinone
naphthoquinone
benzoquinone
benzofuran
benzopyran
lignans
cardiac glycoside
terpene
sesquiterpenoid
diterpenoid
triterpenoid
monoterpenoid
coumarin
stilbene
氨基糖甙
肽
多糖
核苷
多烯
二烯
糖
聚醚
脂環(huán)
雜環(huán)
大環(huán)內(nèi)酯
單寧
酚
酸
苯甲酸
甾體
甾體皂甙
其他
aminoglycoside
peptide
polysaccharide
nucleoside
polyene
diene
saccharide
polyether
alicyclics
heterocycle
macrolide
tannin
phenol
acid
benzoic acid
steroid
steroidal saponin
other
同時CNPD® 還收集了天然產(chǎn)物相關(guān)的各類信息，主要包括：
1）天然產(chǎn)物的二維分子結(jié)構(gòu)及三維分子結(jié)構(gòu)。三維分子結(jié)構(gòu)是利用分子力學(xué)方法優(yōu)化得到的。導(dǎo)出的三維分子結(jié)構(gòu)不僅可以進行針對藥物靶標(biāo)的虛擬篩選，而且可以將三維分子結(jié)構(gòu)與生物活性資料相結(jié)合, 來探索分子結(jié)構(gòu)和活性間的相互關(guān)系。
2）天然產(chǎn)物的名稱、分子式、分子量、熔點、旋光度等重要理化性質(zhì)。
3）天然產(chǎn)物的CAS登錄號。CAS登錄號可以作為與其它化學(xué)信息資源關(guān)聯(lián)的便捷接口。
4）一些天然產(chǎn)物的生物活性信息及其參考文獻。包括文獻來源、作者、年代等詳細信息。
5）天然產(chǎn)物的自然來源及其參考文獻。包括文獻來源、作者、年代等詳細信息。
6）原植物或其同屬中藥在中國傳統(tǒng)醫(yī)藥中的應(yīng)用。包括中文名，拉丁文名，性味，歸經(jīng)及功用主治等。
CNPD® 的應(yīng)用
CNPD® 可以為從事藥物化學(xué)、植物化學(xué)、有機化學(xué)、醫(yī)藥、農(nóng)藥及生物化學(xué)等領(lǐng)域的研究人員提供有益的幫助。它可以幫助研究人員系統(tǒng)的了解天然產(chǎn)物分離、提取和鑒定的研究方法；或者對天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)及生物活性信息進行定量或定性的分析研究，深入了解某類藥物的結(jié)構(gòu)與活性間的關(guān)系, 為新藥研究提供系統(tǒng)的和有價值的信息。由于天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)具有非常好的差異性, 因此天然產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫中的許多化合物可以作為組合化學(xué)庫設(shè)計的起始結(jié)構(gòu)。另外，CNPD® 首次將天然產(chǎn)物、生物活性數(shù)據(jù)、原植物來源及中藥傳統(tǒng)應(yīng)用融合在一起，并且提供三維結(jié)構(gòu)信息及其Rasmol在線顯示，所以它可以幫助科研人員充分了解中國天然產(chǎn)物資源。
應(yīng)用實例：
用虛擬篩選方法從天然產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫CNPD® 中發(fā)現(xiàn)活性化合物.此實例是由中國科學(xué)院上海藥物研究所藥物發(fā)現(xiàn)與設(shè)計中心提供，可參考文獻：CMC，2003，10，2327－2342。
第一步、針對鉀離子通道結(jié)構(gòu)的CNPDTM虛擬篩選
KcsA鉀離子通道的晶體結(jié)構(gòu)的CNPD® 虛擬篩選如圖1所示。用分子對接程序，將CNPD® 中的每個化合物對接到鉀離子通道的結(jié)合口袋中，根據(jù)形狀匹配和作用能打分，選取前200名分子并優(yōu)化每個復(fù)合物的結(jié)構(gòu)，并計算結(jié)合能，結(jié)果如圖2所示。選取分子對接打分和結(jié)合能均較低的化合物14個，再計算結(jié)合自由能。
第二步、虛擬篩選結(jié)果以及候選化合物的類藥性分析
為了評價這些化合物的類藥性，另從SYMYX/MDDR數(shù)據(jù)庫中選出了206個鉀離子通道阻滯劑，用來魯華教授等發(fā)展的XlogP程序計算了它們的logP值，結(jié)果如圖3所示。70%的鉀離子通道阻滯劑的logP在0-6之間，9個用于臨床的化合物的logP在2-6之間。從CNPDTM數(shù)據(jù)庫中搜尋出的200個化合物，96%的logP在0-6之間，最后選擇的14個化合物的logP在0.26-6.19之間，表明這些化合物能用于細胞水平的篩選。
圖1. 基于鉀離子通道的虛擬篩選流程
圖2. 前200個化合物經(jīng)優(yōu)化后計算的結(jié)合能（BE2）與分子對接計算作用能的比較(BE1):（化合物15-200; :化合物 5-14; :化合物1-4).
圖3. (A) MDDR 中鉀離子通道阻滯劑logP值分布;(B) CNPDTM打分前200名化合物logP值分布.
第三步、電生理測試
因為14個候選化合物中只收集到了4個化合物的樣品(圖2中藍三角)，所以只有4個化合物進行了電生理測試。電生理測試表明，這些化合物均對老鼠海馬神經(jīng)元IK有抑制作用，其中化合物2、3和4對IK有選擇性的抑制作用。圖4是化合物2的電生理測試結(jié)果。這些化合物的結(jié)合親和性分別比四乙基銨 (TEA, 一種常用的研究鉀離子通道功能的工具藥) 高20-1000倍。藥理測試表明，這些化合物有明顯的抗心律失常活性。因此，化合物2-4都可能發(fā)展成為替代TEA的工具藥，進行鉀離子通道的神經(jīng)生物學(xué)和心血管功能研究。
圖4. 化合物2電生理測試結(jié)果
前景展望
上述鉀離子通道阻滯劑發(fā)現(xiàn)的例子，說明虛擬篩選的方法是獲得先導(dǎo)化合物的一個有效方法，而CNPD® 是一個有價值的用于虛擬篩選的小分子數(shù)據(jù)庫。另外，上海藥物所用類似的方法針對PPARg配體結(jié)合區(qū)域的晶體結(jié)構(gòu)，搜尋了CNPD® ，結(jié)合他們自己發(fā)展的配體垂釣(ligand fishing)技術(shù)，在兩個星期內(nèi)即獲得了兩個活性較高的PPARg激動劑。這些例子說明，虛擬篩選方法篩選天然產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫CNPD® 是獲得先導(dǎo)化合物或活性化合物的一條有效的途徑。在中國的新藥、天然產(chǎn)物及相關(guān)領(lǐng)域的研究與開發(fā)工作中，是一個不可多得的好工具。 |
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