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产品名称(英文):Neosuite CNPD

产品名称(中文):中国天然产物数据库

软件厂家:NeoTrident

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产品简介:

(NeoSuite Chinese Natural Product Datebase, NeoSuite)创腾科技有限公司和中国科学院上海药物研究所联合开发的综合性天然产物数据库。这一数据库利用Symyx公司先进的ISIS化学信息管理系统进行数据管理,可以方便地利用ISIS/Base&Draw检索或连接其他分子模拟和分子设计软件系统.。

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NeoSuite Chinese Natural Product Datebase, NeoSuite)

      创腾科技有限公司和中国科学院上海药物研究所联合开发的综合性天然产物数据库。这一数据库利用Symyx公司先进的ISIS化学信息管理系统进行数据管理,可以方便地利用ISIS/Base&Draw检索或连接其他分子模拟和分子设计软件系统.。CNPD数据库目前共收集了三十七个类别的57,000多个天然产物,其中70%的分子是类药性分子,相关的数据包括天然产物的CAS登录号,名称,分子式,分子量,熔点等理化性质,以及二维及三维分子结构,生物活性,自然来源和参考文献信息。对于原植物或同属中药,还收录了对应的中文名,拉丁文名,性味,归经及功能主治信息。CNPD可以帮助从事药物化学,植物化学,有机化学,医药,农药及生物化学等领域的研究人员系统的了解天然产物分离,提取和鉴定的研究方法;或者对天然产物的结构及生物活性信息进行定量或定性的分析研究,深入了解某类药物的结构与活性间的关系,为新药研究提供系统的和有价值的信息。由于天然产物的结构具有非常好的差异性,因此数据库中的许多化合物还可以作为组合化学设计的起始结构。


     中国天然产物数据库[Chinese Natural Product Database (CNPD® )]是创腾科技有限公司和中国科学院上海药物研究所联合开发的综合性天然产物数据库。这一数据库是在SYMYX化学信息管理系统的基础上建立并完成的。SYMYX化学信息管理系统是目前国际通用的管理系统,使用方便,兼容性好。

    CNPD®是面向相关领域的科学家建立的易于使用的综合性天然产物数据库系统,该产品力图系统的收集、整理、分析从中国国产的植物中分离鉴定出的天然产物的物理性质、生物活性及化学结构等信息,结合中国传统中草药的应用实践,利用最先进的计算机化学信息管理手段,为中国的新药、天然产物及相关领域的研究与开发工作,提供一个不可多得的好工具。 
 

CNPD® —物有所值的天然产物数据库
 
       CNPD® 数据库包括两方面内容:一是库管理系统,二是数据本身。
       CNPD® 数据库的一个重要方面是管理系统。CNPD® 的数据库是利用SYMYX公司先进的ISIS化学信息管理系统进行数据管理,可以方便地连接其他分子模拟和分子设计软件系统如Discovery Studio. SYMYX公司的ISIS系统在Windows 环境下运行,使用者无需任何专业计算机知识, 不需学习任何编程语言, 即可利用ISIS/Base & Draw对CNPD® 数据库自如地进行检索、浏览和维护。更重要的是,使用者在使用ISIS/Base & Draw对CNPD® 数据库进行检索时,还可以使用到一种非常有效的新功能结构式搜寻。化学结构式是化学家的通用语言,当化学家利用结构式搜寻功能对CNPD® 数据库进行检索时,可以非常准确的得到他们所需的信息。
      CNPD® 数据库的另一个重要内容便是数据本身。CNPD® 目前共收集了五万七千多个天然产物,涵盖天然产物的三十七个类别。而且类药性分析结果标明,CNPD® 中有70%的分子是类药性分子。

生物碱            

甙                 

黄酮              

蒽醌              

菲醌              

萘醌

苯醌              

苯并呋喃         

苯并吡喃         

木脂素           

强心甙            

萜烯              

倍半萜            

二萜               

三萜               

单萜              

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

多糖

核苷

多烯

二烯

聚醚

脂环

杂环

大环内酯

单宁

苯甲酸

甾体

甾体皂甙

其他

aminoglycoside

peptide

polysaccharide

nucleoside

polyene

diene

saccharide

polyether

alicyclics

heterocycle

macrolide

tannin

phenol

acid

benzoic acid

steroid

steroidal saponin

other

同时CNPD® 还收集了天然产物相关的各类信息,主要包括:

1)天然产物的二维分子结构及三维分子结构。三维分子结构是利用分子力学方法优化得到的。导出的三维分子结构不仅可以进行针对药物靶标的虚拟筛选,而且可以将三维分子结构与生物活性资料相结合, 来探索分子结构和活性间的相互关系。
2)天然产物的名称、分子式、分子量、熔点、旋光度等重要理化性质。
3)天然产物的CAS登录号。CAS登录号可以作为与其它化学信息资源关联的便捷接口。
4)一些天然产物的生物活性信息及其参考文献。包括文献来源、作者、年代等详细信息。
5)天然产物的自然来源及其参考文献。包括文献来源、作者、年代等详细信息。
6)原植物或其同属中药在中国传统医药中的应用。包括中文名,拉丁文名,性味,归经及功用主治等。

CNPD® 的应用
      CNPD® 可以为从事药物化学、植物化学、有机化学、医药、农药及生物化学等领域的研究人员提供有益的帮助。它可以帮助研究人员系统的了解天然产物分离、提取和鉴定的研究方法;或者对天然产物的结构及生物活性信息进行定量或定性的分析研究,深入了解某类药物的结构与活性间的关系, 为新药研究提供系统的和有价值的信息。由于天然产物的结构具有非常好的差异性, 因此天然产物数据库中的许多化合物可以作为组合化学库设计的起始结构。另外,CNPD® 首次将天然产物、生物活性数据、原植物来源及中药传统应用融合在一起,并且提供三维结构信息及其Rasmol在线显示,所以它可以帮助科研人员充分了解中国天然产物资源。

 

应用实例:
       用虚拟筛选方法从天然产物数据库CNPD® 中发现活性化合物.此实例是由中国科学院上海药物研究所药物发现与设计中心提供,可参考文献:CMC,2003,10,2327-2342。

第一步、针对钾离子通道结构的CNPDTM虚拟筛选
     KcsA钾离子通道的晶体结构的CNPD® 虚拟筛选如图1所示。用分子对接程序,将CNPD® 中的每个化合物对接到钾离子通道的结合口袋中,根据形状匹配和作用能打分,选取前200名分子并优化每个复合物的结构,并计算结合能,结果如图2所示。选取分子对接打分和结合能均较低的化合物14个,再计算结合自由能。

第二步、虚拟筛选结果以及候选化合物的类药性分析
      为了评价这些化合物的类药性,另从SYMYX/MDDR数据库中选出了206个钾离子通道阻滞剂,用来鲁华教授等发展的XlogP程序计算了它们的logP值,结果如图3所示。70%的钾离子通道阻滞剂的logP在0-6之间,9个用于临床的化合物的logP在2-6之间。从CNPDTM数据库中搜寻出的200个化合物,96%的logP在0-6之间,最后选择的14个化合物的logP在0.26-6.19之间,表明这些化合物能用于细胞水平的筛选。


图1. 基于钾离子通道的虚拟筛选流程
 

图2. 前200个化合物经优化后计算的结合能(BE2)与分子对接计算作用能的比较(BE1):(化合物15-200;    :化合物 5-14;     :化合物1-4).

 
图3. (A) MDDR 中钾离子通道阻滞剂logP值分布;(B) CNPDTM打分前200名化合物logP值分布.

 

第三步、电生理测试
     因为14个候选化合物中只收集到了4个化合物的样品(图2中蓝三角),所以只有4个化合物进行了电生理测试。电生理测试表明,这些化合物均对老鼠海马神经元IK有抑制作用,其中化合物2、3和4对IK有选择性的抑制作用。图4是化合物2的电生理测试结果。这些化合物的结合亲和性分别比四乙基铵 (TEA, 一种常用的研究钾离子通道功能的工具药) 高20-1000倍。药理测试表明,这些化合物有明显的抗心律失常活性。因此,化合物2-4都可能发展成为替代TEA的工具药,进行钾离子通道的神经生物学和心血管功能研究。


图4. 化合物2电生理测试结果

前景展望
     上述钾离子通道阻滞剂发现的例子,说明虚拟筛选的方法是获得先导化合物的一个有效方法,而CNPD® 是一个有价值的用于虚拟筛选的小分子数据库。另外,上海药物所用类似的方法针对PPARg配体结合区域的晶体结构,搜寻了CNPD® ,结合他们自己发展的配体垂钓(ligand fishing)技术,在两个星期内即获得了两个活性较高的PPARg激动剂。这些例子说明,虚拟筛选方法筛选天然产物数据库CNPD® 是获得先导化合物或活性化合物的一条有效的途径。在中国的新药、天然产物及相关领域的研究与开发工作中,是一个不可多得的好工具。

►  问:Neosuite CNPD数据库包含了哪些信息?

     答:Neosuite CNPD是创腾科技有限公司和中国科学院上海药物研究所联合开发的综合性天然产物数据库。目前共收集了三十七个类别的57,000多个天然产物,其中70%的分子是类药性分子,相关的数据包括天然产物的CAS登录号,名称,分子式,分子量,熔点等理化性质,以及二维及三维分子结构,生物活性,自然来源和参考文献信息。


►  问:Neosuite CNPD数据库是否包含化合物的三维结构?

     答:Neosuite CNPD包含化合物的三维分子结构,是利用分子力学方法优化得到的。导出的三维分子结构不仅可以进行针对药物靶标的虚拟筛选,而且可以将三维分子结构与生物活性资料相结合, 来探索分子结构和活性间的相互关系。

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