[发明专利]一种计算机辅助筛选小分子化合物靶标适配体的实现方法

说明书

本发明涉及一种计算机辅助筛选小分子化合物靶标适配体的实现方法，利用基于分子对接技术的反向虚拟筛选算法实现，包括：根据用户输入的序列长度生成指定长度为n的随机不重复序列；对随机不重复序列中的每一个序列进行双链DNA结构的建模，生成对应双链DNA三维结构文件；对每一个生成的双链DNA的三维结构文件进行格式转换，使其用于分子对接；对靶标小分子进行格式转换，使其能够用于下一步的分子对接；将每一个靶标小分子与每一个适配体分别进行分子对接；对接之后的得分文件被两个矩阵生成函数读取，分别生成两种得分矩阵文件。本发明解决了SELEX技术固有的筛选时间长、劳动强度大、筛选成本高、筛选种类少、对人体伤害大，且成功率较低等缺点。

技术领域

本发明涉及计算机与生物传感器交叉技术领域，具体涉及一种计算机辅助筛选小分子化合物靶标适配体的实现方法。

背景技术

适配体(Aptamer)指的是能特异结合蛋白或其他小分子物质的单链寡聚核苷酸，可以是RNA也可以是DNA，长度一般为25～60个核苷酸。对于小分子化合物靶标而言，适配体常被开发为生物传感器，用于快速、高灵敏的检测样品中对应小分子化合物的含量。而然，针对不同的小分子化合物开发生物传感器，离不开对应靶标适配体的筛选。传统的适配体筛选方法为SELEX技术，主要包括单链随机序列核酸库的合成、随机序列核酸库与靶标的孵育结合、适配体-靶标复合物的分离、适配体从靶标上的洗脱、适配体的PCR扩增、利用PCR产物制备新的单链适配体库、新适配体库进而重复上述步骤的过程。这个过程往往需要重复10-20轮，然后通过克隆、连接、转化、质粒提取、阳性质粒鉴定、传统核酸测序才能找到对应靶标的候选适配体，再通过结合试验测试候选适配体与对应靶标的亲和力，最终确定有效的适配体。由此可见，SELEX技术的筛选时间长、劳动强度大、筛选成本高。而且，由于整个过程中，涉及了大量的有机试剂和化学危险品，对人体具有一定的伤害。尤其是，因为PCR技术具有偏好性，即不同的核酸序列扩增效率不同。部分与靶标具有特异性结合的核酸序列可能会因为自身扩增效率低下而被淹没在大量的非特异性结合的序列之中，从而造成最后得到的特异性结合的核酸序列(即适配体)种类偏低。甚至随着筛选轮数的增加，可能会使所有的特异性结合的核酸序列均因PCR偏好性而被淘汰，最终导致适配体的筛选失败。

因此，SELEX技术具有筛选时间长、劳动强度大、筛选成本高、筛选种类少、对人体伤害大，且成功率较低等缺点。

分子对接技术是利用计算机计算不同位置和构象下，两个分子之间的各种相互作用力，最终预测两个分子之间的亲和力的过程。基于分子对接技术的计算机辅助虚拟筛选最早用于预测不同种类的小分子化合物分别与靶标的亲和力，以筛选出与靶标亲和力强的小分子化合物，作为针对某个靶标的候选药物。随后，人们设计了同样利用基于分子对接技术的反向虚拟筛选方法。该方法是预测不同的蛋白质靶标与同一小分子化合物的亲和力，以筛选出与某一小分子化合物亲和力强的蛋白质靶标，作为蛋白质组的研究。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种计算机辅助筛选小分子化合物靶标适配体的实现方法，通过本发明可实现快速、简便、经济、高效、绿色的筛选小分子化合物靶标适配体的目的，解决了SELEX技术固有的筛选时间长、劳动强度大、筛选成本高、筛选种类少、对人体伤害大，且成功率较低等缺点。为小分子化合物生物传感器的开发奠定了基础。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种计算机辅助筛选小分子化合物靶标适配体的实现方法，其改进之处在于，所述方法利用基于分子对接技术的反向虚拟筛选算法实现，包括下述步骤：

(1)根据用户输入的序列长度生成指定长度为n的随机不重复序列；

(2)对随机不重复序列中的每一个序列进行双链DNA结构的建模，生成对应双链DNA三维结构文件；对每一个生成的双链DNA的三维结构文件进行格式转换，使其能够用于下一步的分子对接；