基于三维数据库搜寻的中药信息学研究

论文摘要

中医药理论框架成型于两千五百年前,它将生命置于一个包括社会环境、自然环境对机体的影响的非线性复杂系统之中,考虑多因素致病,并通过中药复方多组分、多靶点、多途径地整体调节,维护健康,治疗疾病。中医药学学术本质是自然科学与社会科学交融,具有科学与人文的双重属性。因此,对中医药学体系自然科学本质及其规律的认识应是宏观抽象朴素的定律和法则,与注重微观、具体、还原、循证的现代科学技术的对接和沟通。信息技术、非线性科学、复杂系统、控制论等科学方法的发展,为中医药研究提供了新的思路与方法。本研究室首次提出了中药信息学是应用数学、化学、生物学、中医药学、计算机图形学等技术方法,研究中药各类信息的获取、处理、存储、共享、分析和解释。研究的主要内容包括建立和完善中药信息数据库,开展中药信息数据库知识发现研究,运用非线性和线性方法研究中医药及人体复杂系统,探索中药化学信息的计算机模拟方法。基于中药信息学研究的要求,本论文主要开展了以下三个方面工作:1、中药化学成分数据库和三维药效团数据库的建立在原有数据库的基础上,用ChemOffice、ISIS/Base、Sybyl、Catalyst等系统或方法,对中药化学成分信息进行规范处理,用CatDB建立多构象数据,补充完善已有的《中药化学成分数据库》。更新后的数据库拥有记录7万余条,包含中药化学成分二维和三维信息,操作方便直观,除常规的成分来源、药理、药效等文献字段检索功能外,还可进行对给定域的检索、列表、统计等处理。同时,可对所研究的中药化学成分的各种性质（包括熔点、沸点、临界温度、临界压力、临界体积、吉布斯能量、酯/水分配系数、克分子折射、克分子形成热等）进行计算,获取研究分子的核磁共振光谱（1H,13C）。在此平台上,对分子的分子轨道、分子表面物理化学性质、分子动力学（包括分子的总能量、键角、键长、分子振动等）及分子的溶剂效应等进行计算。这种结构型数据库可较好地满足数据库知识发现的要求。本文首次建立了三维药效团数据库。该数据库可以同相关平台实现共享,可用于由Catalyst等方法构建的药效团搜索,为中医药信息研究提供平台。该数据库可视化程度高,能够实现药效团的特征和各种参数的空间描述。2、基于数据库搜寻的知识发现分别以《三维药效团数据库》中的HIV蛋白酶抑制剂药效团模型和HMG-CoA还原酶抑制剂为研究载体,用Catalyst及ISIS系统搜寻《中药化学成分数据库》,得到具有潜在抗HIV活性和降血脂活性中药化学成分,对比化学成分与相关中药的传统功效,参考文献报道的,寻找三者的交集与规律,为计算机辅助抗艾滋病毒及降血脂中药新药筛选提供指导。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 缩略词表
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1. 中药研究的复杂性与中药现代化
• 1.1 中药复杂性的表现
• 1.2 中药复杂性研究的内容
• 1.3 中药复杂系统的研究方法
• 2. 中药信息学
• 2.1 信息学的产生背景
• 2.2 中药信息学的研究内容
• 3. 药效团模型方法
• 3.1 三维药效团的构建识别
• 3.2 基于药效团方法的三维数据库搜索
• 4. 以HIV-1 蛋白酶抑制剂和HMG-COA 还原酶抑制剂为载体开展中药信息学研究
• 4.1 HIV 抑制剂研究进展
• 4.2 AIDS 治疗研究进展
• 4.3 HMG-CoA 还原酶抑制剂研究现状
• 第二章 中药化学成分数据库与三维药效团数据库的建立
• 第一节 中药化学成分数据库的建立
• 设备与方法
• 结果讨论
• 第二节 药效团数据库的建立
• 设备与方法
• 结果讨论
• 本章小结
• 第三章 基于药效团的数据库知识发现
• 第一节 基于HIV 抑制剂药效团的数据库搜索
• 设备与方法
• 结果讨论
• 第二节 基于HMG-COA 抑制剂有效结构的数据库搜索
• 设备与方法
• 本章小结
• 第四章 常用药效团构建方法的比较
• 1.C ATALYST 方法及结果分析
• 1.1 训练集的选择
• 1.2 药效团计算
• 2.D ISCO 方法及结果分析
• 2.1 羟基酸型训练集
• 2.2 内酯环型训练集
• 2.3 羟基酸型和内酯环型合并
• 3.G ASP 方法及结果分析
• 结果讨论
• 本章小结
• 第五章 基于三维数据库搜寻的中药信息学研究初探
• 1. 中药复方配伍研究
• 2. 三维数据库搜寻与组分配伍
• 3. 结论
• 3.1 建设中药三维数据库与药效团数据库
• 3.2 开展基于数据库搜寻的知识发现
• 3.3 对比研究常用药效团构建方法
• 3.4 创新点
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介