《定量构效关系》课件：探索化合物结构与生物活性的关联.ppt

定量构效关系探索化合物结构与生物活性的关联

课程大纲认识定量构效关系定量构效关系的历史发展定量构效关系的数学基础分子描述符的种类与计算

认识定量构效关系概念探索化合物结构与生物活性之间的定量关系目标预测未知化合物的生物活性应用药物研发，环境毒理学等

定量构效关系的历史发展119世纪末：Hansch等人的先驱研究220世纪中叶：QSAR模型的建立与发展321世纪：QSAR与计算机辅助药物设计的结合

定量构效关系的数学基础回归分析：建立化合物结构与活性之间的函数关系多元统计分析：处理多个结构变量与活性之间的复杂关系

分子描述符的种类与计算物理化学性质疏水性，电子性质，空间性质拓扑结构原子数，键数，环数3D结构分子体积，表面积，形状

多元线性回归模型1假设2原理建立线性函数模型，寻找最优参数3应用简单易懂，广泛应用于早期QSAR建模

偏最小二乘回归模型1优点适用于多重共线性数据2原理提取数据中的主要信息，建立回归模型3应用复杂体系，高维数据分析

人工神经网络模型非线性模拟人类神经网络结构自学习通过训练数据不断优化模型预测预测未知化合物的活性

支持向量机模型1分类区分不同活性化合物2回归预测活性值3优势处理高维数据，防止过拟合

QSAR模型的评价指标R2模型拟合度RMSE模型预测误差

外部验证的重要性目的评估模型的预测能力方法使用独立数据集验证模型意义确保模型的可靠性和泛化能力

模型预测的解释性重要分子描述符的分析模型预测结果的可解释性指导药物设计和优化

分子对接技术在QSAR中的应用

系统性药物设计的QSAR应用1目标识别2先导化合物筛选3结构优化4药效学评价

定量毒性学与环境QSAR预测毒性评估化学物质对生物体的毒性环境风险评估预测污染物对环境的影响

药物活性预测的局限性数据质量数据噪声，偏差，不完整模型复杂性模型过于复杂，难以解释实验验证QSAR预测需要实验验证

QSAR建模的最佳实践选择合适的分子描述符使用合理的模型构建方法进行严格的模型评价和验证

合理化药物设计案例分析1目标提高药物的活性2方法QSAR模型指导结构优化3结果获得更有效药物分子

化合物高通量筛选案例分析1目的快速筛选活性化合物2方法QSAR模型预测活性，缩小筛选范围3结果提高筛选效率，降低成本

农药活性预测案例分析目标预测农药对害虫的活性应用农药研发和安全评估

毒性预测案例分析1目的预测化学物质的毒性2方法定量毒性学QSAR模型3应用环境保护，化学品安全管理

化合物活性优化案例分析目标提高化合物活性，降低副作用方法QSAR模型指导结构修饰

QSAR模型在专利布局中的应用目的保护化合物及其应用的知识产权方法基于QSAR模型，预测化合物活性范围结果扩大专利保护范围

结合分子对接的QSAR模型构建利用分子对接预测化合物与靶点的相互作用结合QSAR模型，更准确地预测活性

同系物QSAR分析方法原理分析同系物之间结构与活性关系应用预测未知同系物的活性

3D-QSAR方法及其应用原理基于化合物的三维结构，构建QSAR模型应用药物设计，活性预测

4D-QSAR方法及其应用1概念考虑时间因素的QSAR模型2应用动态过程模拟，药物动力学研究

构效关系分析工具介绍1软件SYBYL，MOE，DiscoveryStudio2功能分子描述符计算，模型构建，预测

QSAR研究面临的挑战数据质量数据噪声，偏差，不完整模型可解释性模型过于复杂，难以解释

未来QSAR发展趋势1人工智能深度学习，机器学习2大数据海量化学数据挖掘3多学科交叉结合生物学，化学，信息学等学科

总结与展望QSAR是药物研发，环境毒理学等领域的重要工具未来QSAR技术将不断发展，为科学研究和社会进步做出更大贡献