Theory and Modeling of Noncovalent Binding
非共价结合的理论和建模
基本信息
- 批准号:10471030
- 负责人:
- 金额:$ 5.78万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2000
- 资助国家:美国
- 起止时间:2000-09-01 至 2022-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AffinityBindingBinding ProteinsBinding SitesBiological ModelsCalorimetryChemicalsClinical TrialsComputer softwareComputing MethodologiesConsumptionCyclodextrinsDataDiseaseDockingDrug Delivery SystemsDrug DesignDrug FormulationsError SourcesFree EnergyGoalsGrantLibrariesLigand BindingLigandsLiquid substanceMeasuresMethodsModelingMolecular WeightPharmaceutical PreparationsPharmacologic SubstancePhasePhysicsPropertyProtein EngineeringProteinsScienceScientistSolventsSpeedStructureSystemTestingTimeUncertaintyWaterWorkaqueousbasechemical groupcostdesigndrug discoveryenthalpyimprovedinformation modelmolecular dynamicsmolecular recognitionnovelnovel strategiesprotonationquantumreceptorscreeningsimulationsmall moleculesuccesstheoriestrustworthinessvirtualvirtual screening
项目摘要
Project Summary
Identifying a small molecule that tightly binds a targeted protein is a time-consuming, costly step
in many drug discovery projects. Explicit solvent free energy methods can be used to predict
small molecule-protein binding affinities and thus assist with this step. However, they do not
provide consistently accurate predictions, and limitations in the force fields they use are
implicated as a key source of error. Our main goal, therefore, is to help generate more
trustworthy force fields. In particular, we aim to prove principle for the use of experimental
binding data for host-guest systems, along with traditionally used liquid properties, to refine
force field parameters. We also aim show that free energy methods can help predict ligand
binding poses and rank compound libraries against targeted proteins.
First, we will expand the chemical diversity of host-guest systems, by developing facile methods
of derivatizing cyclodextrin host molecules, and using these methods to create new, water-
soluble cyclodextrin derivatives. We will measure their binding free energies and enthalpies with
varied guest molecules, and will use these new data to test and refine force fields.
We also aim to prove principle for the use of sensitivity analysis to refine Lennard-Jones (LJ)
parameters in existing atom-typed force fields, based on host-guest binding data and liquid
property data. In addition to adjusting existing atom-typed parameters, we will develop an
atoms-in-molecules approach to mapping a quantum calculation for a molecule to LJ
parameters for that molecule. By reducing the number of parameters, relative to atom-typed
methods, this approach should enable global parameter optimization, rather than just refinement
of existing parameters.
Finally, we will automate and optimize our lab’s attach-pull-release (APR) method of computing
binding free energies so that it can be used to rank candidate poses of a ligand in a binding site;
the most stable few poses will then be used for full binding free energy calculations. Success in
this effort will enable free energy methods to be used in virtual compound screening. In
addition, we will use the APR method to test the new parameters generated above in the
context of protein-ligand binding.
项目概要
识别与目标蛋白质紧密结合的小分子是一个耗时且昂贵的步骤
在许多药物发现项目中。显式无溶剂能量方法可用于预测
小分子-蛋白质结合亲和力,从而有助于此步骤。然而,他们并不
提供一致准确的预测,并且他们使用的力场的局限性是
被认为是错误的关键来源。因此,我们的主要目标是帮助产生更多
值得信赖的力场。特别是,我们的目标是证明使用实验的原理
结合主客体系统的数据以及传统上使用的液体特性,以改进
力场参数。我们还旨在证明自由能方法可以帮助预测配体
针对目标蛋白质的结合姿势和化合物库排序。
首先,我们将通过开发简便的方法来扩大主客体系统的化学多样性
衍生化环糊精主体分子,并使用这些方法创造新的、水-
可溶性环糊精衍生物。我们将测量它们的结合自由能和焓
不同的客体分子,并将使用这些新数据来测试和完善力场。
我们还旨在证明使用敏感性分析来改进 Lennard-Jones (LJ) 的原理
现有原子型力场中的参数,基于主客体结合数据和液体
财产数据。除了调整现有的原子类型参数外,我们还将开发一个
将分子的量子计算映射到 LJ 的分子中原子方法
该分子的参数。通过减少参数数量,相对于原子类型
方法,这种方法应该能够实现全局参数优化,而不仅仅是细化
现有参数。
最后,我们将自动化和优化我们实验室的附加-拉动-释放(APR)计算方法
结合自由能,以便它可用于对结合位点中配体的候选姿势进行排序;
然后,最稳定的几个姿势将用于完全结合自由能计算。成功于
这项工作将使自由能方法能够用于虚拟化合物筛选。在
另外,我们将使用APR方法来测试上面生成的新参数
蛋白质-配体结合的背景。
项目成果
期刊论文数量(98)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The temperature-dependence of host-guest binding thermodynamics: experimental and simulation studies.
- DOI:10.1039/d3sc01975f
- 发表时间:2023-11-01
- 期刊:
- 影响因子:8.4
- 作者:Grimm, Laura M.;Setiadi, Jeffry;Tkachenko, Boryslav;Schreiner, Peter R.;Gilson, Michael K.;Biedermann, Frank
- 通讯作者:Biedermann, Frank
Overcoming dissipation in the calculation of standard binding free energies by ligand extraction.
- DOI:10.1002/jcc.23398
- 发表时间:2013-10-15
- 期刊:
- 影响因子:3
- 作者:Velez-Vega, Camilo;Gilson, Michael K.
- 通讯作者:Gilson, Michael K.
Force and Stress along Simulated Dissociation Pathways of Cucurbituril-Guest Systems.
- DOI:10.1021/ct2006902
- 发表时间:2012-03-13
- 期刊:
- 影响因子:5.5
- 作者:Velez-Vega, Camilo;Gilson, Michael K.
- 通讯作者:Gilson, Michael K.
Structural insights into the gating of DNA passage by the topoisomerase II DNA-gate.
- DOI:10.1038/s41467-018-05406-y
- 发表时间:2018-08-06
- 期刊:
- 影响因子:16.6
- 作者:Chen SF;Huang NL;Lin JH;Wu CC;Wang YR;Yu YJ;Gilson MK;Chan NL
- 通讯作者:Chan NL
LIMO: Latent Inceptionism for Targeted Molecule Generation
- DOI:10.48550/arxiv.2206.09010
- 发表时间:2022-06
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:P. Eckmann;Kunyang Sun;Bo Zhao;Mudong Feng;M. Gilson;Rose Yu
- 通讯作者:P. Eckmann;Kunyang Sun;Bo Zhao;Mudong Feng;M. Gilson;Rose Yu
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