PharmCast:无需生成构象即可从二维结构快速生成三维药效团指纹

由 root 提交于 周二, 09/08/2026 - 00:47
三维药效团指纹记录了一个分子能够呈现的结合特征。它描述的是一只正在寻找手套的手。由于其依据的是分子所呈现的特征,而非二维结构,因此能够识别结构不同化合物之间的药效团相似性,并支持骨架跃迁以及结构不同但具有相近结合特征化合物的鉴定。该描述符一直仅作为一种小众工具使用,因为其计算成本主要由构象生成所占据。在参考流程中,生成100个构象需要2.82秒,而为筛选化合物库中的一个化合物计算指纹总共需要2.86秒;其中,位计算仅需0.039秒。因此,我们移除了构象生成阶段。PharmCast是一种前馈神经网络,可直接根据SMILES字符串预测PharmPrint集合指纹的全部10,549个位。在同一台机器上,PharmCast仅用0.584毫秒即可为两个分子生成药效团指纹并对其进行比较,而传统的基于构象的流程则需要5.71秒。PharmCast第10版基于5,887,229个分子进行训练,这些分子来源于筛选化合物库、分子量为142至1000 Da且具有活性数据支持的ChEMBL化合物,以及从晶体结构中切取的肽环。我们评估了155,648个可购买的目录化合物,这些化合物均未被纳入任何训练集;评估了139,700个未包含在第10版训练集中的、具有活性数据支持的ChEMBL化合物;并评估了预留用于测试的13,500个肽环。对于筛选化合物库中的化学空间,指纹误差中位数、Pearson相关系数r和成对排序准确率分别为0.008、0.980和0.936;对于环肽,分别为0.016、0.984和0.952;对于具有活性数据支持的ChEMBL化合物,分别为0.027、0.936和0.889。参考计算流程与自身重复计算时,误差为0.006,r为0.995。因此,仅凭分子组成即可预测集合药效团指纹,其计算成本足以满足化合物库筛选和优化的需求。 关键词:药效团,指纹,骨架跃迁,替代模型,虚拟筛选,适用域

三维药效团指纹记录了一个分子能够呈现的结合特征。它描述的是一只寻找手套的手。由于该指纹依据分子呈现的特征而非二维结构定义,因此能够识别结构不同化合物之间的药效团相似性,并支持骨架跃迁以及结构不同但具有相当结合特征化合物的识别。该描述符一直以来都是一种较为小众的工具,因为其计算成本主要由构象生成所主导。在参考流程中,生成100个构象需要耗时2.82 s,而对筛选化合物库中的一个化合物生成指纹总共需要2.86 s;其中,位计算仅需0.039 s。因此,我们移除了构象生成阶段。PharmCast是一种前馈神经网络,能够直接根据SMILES字符串预测PharmPrint集合指纹的全部10,549个位。在同一台机器上,PharmCast为两个分子生成药效团指纹并完成比较仅需0.584 ms,而传统的基于构象的流程则需要5.71 s。PharmCast第10版基于5,887,229个分子进行训练,这些分子来源于筛选化合物库、分子量为142至1000 Da且具有活性数据支持的ChEMBL化合物,以及从晶体结构中截取的肽环。我们对155,648个可购买的目录化合物、139,700个未包含于第10版训练集中的具有活性数据支持的ChEMBL化合物,以及预留用于测试的13,500个肽环进行了评估;上述化合物和肽环均未被纳入相应的训练集。对于筛选化合物库中的化学结构,指纹误差中位数、Pearson相关系数r和成对排序准确率分别为0.008、0.980和0.936;对于环状肽,分别为0.016、0.984和0.952;对于具有活性数据支持的ChEMBL化合物,分别为0.027、0.936和0.889。参考计算结果自身的一致性误差为0.006,r为0.995。因此,仅根据分子组成即可预测集合药效团指纹,其计算成本足以满足化合物库筛选和分子优化的需求。关键词:药效团,指纹,骨架跃迁,代理模型,虚拟筛选,适用域


📄 原文链接:https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.02.748999v1?rss=1

🏷️ 三维药效团指纹 SMILES分子表示 前馈神经网络 虚拟筛选 骨架跃迁 构象生成