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  • FLARE

    Flare V2

    用Flare您可以

    • GPU加速的FEP計算相對結合自由能
    • 分析、獲取關鍵的蛋白-配體靜電信息以保護新的分子設計
    • 用靜電互補打分預測新設計化合物的活性
    • 即時了解配體與蛋白的互補性并用于分子設計
    • 設計新分子并將之對接到蛋白里
    • 共價對接
    • 模板對接更加精確
    • 使用Forge基于分子場、形狀特性與子結構的疊合
    • 分子動力學模擬評估配體結合構象的穩定性
    • 優化復合物以獲得最佳的相互作用
    • 計算自由能以指導先導物優化
    • 計算蛋白里水分子的位置與穩定性
    • 提供Python API、定制自己的工作流

    用自由能微擾(FEP)計算同系物的相對結合自由能

    給定一個母體化合物與蛋白,FEP計算精確地預測同系物的相對結合自由能的值。FEP計算方法由Cresset和英國愛丁堡大學的Julien Michel博士合作開發而來。Flare里的FEP整合了諸如AMBER tools,OpenMM,LOMAP,Sire和BioSimSpace等等最棒的開源工具、軟件擴展及其改進版本,與Cresset專業知識相結合集成在Flare V3里為用戶提供了直觀、用戶友好的界面以實現全自動的FEP計算工作流。

    Flare V3的FEP特性包括:

    • 無縫的蛋白-配體設置界面
    • 用Flare的疊合功能,將配體疊合到母體化合物上生成起始的結合構象,或者將化合物對接到FEP項目相關的蛋白里
    • 自動生成微擾網絡,用選項調優映射以確保盡可能地精確
    • 配置計算增強模擬結果(模擬時間與&Lamda;窗)
    • 通過Cresset Engine Broker使用局域網或公有云計算資源優化計算時間
    • 在專用窗口中查看FEP計算結果的所有方面,并確定有問題的轉換
    • 用文獻基準數據進行了充分驗證

    Flare中的FEP計算

    Flare V3的FEP計算

    用蛋白-配體靜電信息完善分子設計

    Flare用XED力場計算蛋白活性位點的蛋白與配體的靜電特征,相互作用勢分析提供了蛋白與配體結合過程的關鍵信息、并進一步幫助您完善分子設計。用蛋白-配體靜電信息可以:

    • 揭示結合位點的靜電特征
    • 比較整個蛋白家族的靜電模式、設計選擇性的化合物
    • 設計具有更理想靜電性質的分子以增強結合親和力
    • 比較多個配體的靜電以理解構效關系
    5HLW_protein_electrostatics 5HLW  ligand 5HLW 靜電互補性分析
    結合口袋里靜電勢分布 配體的靜電勢等值圖 靜電互補性分析
    設計新配體 相互作用勢 疏水表面
    在結合位點里設計新分子、
    獲得即時反饋、觀察靜電變化。
    用蛋白相互作用勢表面
    指導配體原子的放置
    蛋白的溶劑可及表面
    用疏水性著色后的效果

    快速、互動的活性預測

    鑒于Flare V1發布之后,用戶就不斷提議:需要一款能夠定量評估配體-蛋白靜電互補性的方法,這一定將是一種對新設計分子的進行優先性排序快速、可靠的方法。

    現在這個提議被滿足了:基于Cresset的可極化XED力場,我們引入了靜電互補打分(Electrostatic Complementarity,EC score)。EC打分可以快速地進行活性預測、可視化反饋、理解配體結合的機制、理解構效關系以及對化合物進行優先性排序。

    通過蛋白相互作用勢與配體的靜電特征比較可以預測化合物的活性,Flare可以即時可視化靜電互補打分、提供配體結構優化的提示。使用靜電互補打分你可以:

    • 預測新設計分子的活性
    • 即時了解配體與蛋白的互補性
    • 發現互補不足的位置、發現需要優化的空間
    EC score EC score

    左圖:活性較弱的XIAP衍生物與蛋白(PDB 5C7D)結合位點的互補性差些(紅色區域);中圖:而活性強的化合物互補性高(綠色區域);右圖:靜電互補打分與XIAP衍生物的活性值高度相關。

    快捷、精確的分子對接

    Flare采用用配體柔性、蛋白剛性的分子對接預測非共價結合的配體-蛋白復合物3D結構,還支持多蛋白構象的系綜對接來模擬蛋白結合位點柔性的對接。在Flare的對接計算引擎是Lead Finder,你可以實現:

    • 一次計算實驗將多個分子對接到結合位點里
    • 預測活性分子的3D結構
    • 用BROKER可以并行計算將幾百個化合物對接到結合位點里
    • 進行非共價結合的對接計算
    • 快速發下與結合位點匹配的化合物
    疏水比較 docking
    多個衍生物對接到一個蛋白里,
    并展示蛋白疏水表面
    將化合物對接到多個蛋白里,
    并展示了PDB 5HLW的靜電勢表面

    Waterswap:計算結合自由能

    WaterSwap用蒙特卡洛采樣結合熱力學積分方法、FEP等研究計算配體-蛋白絕對結合自由能。它可以用來:

    • 研究配體的結合自由能
    • 將能量拆解為每個殘基的貢獻以發現配體的優化空間
    • 計算一系列配體的結合自由能(ΔG)以優選您設計的分子

    算例:WaterSwap計算BRD4抑制劑的結合自由能

    WaterSwap WaterSwap WaterSwap

    綠色殘基表明配體從中獲得相互作用的主要能量貢獻;紅色殘基表示該殘基更愿意與水結合、意味著改進配體設計的機會。

    3D-RISM:水分子的位置與穩定性預測

    3D-RISM

    活性位點附近水分子的位置與能量學對于理解配體的結合是至關重要的。哪個水分子是緊密結合地、哪個水分子在能量上是不利的知識為結構-活性關系提供的重要信息,并可以幫您決定配體的原子應該如何擺放。Cresset的3D-RISM采用XED力場進行分析、為您提供可靠的水分子分析結果。用3D-RISM您可以:

    • 理解蛋白的水能量學特征
    • 計算配體周圍水分子的優選位置
    • 即使是筆記本,也能幫你分分鐘設計新的配體、理解水分子的相互作用
    • 在分析的時候考慮了穩定的水分子作用,讓蛋白的相互作用勢分析更加完美

    算例:3D-RISM預測水分子的位置與穩定性

    用Python實現任務定制與自動化

    Python LOGO
    Flare提供Python API,你可以創建自己的工作流、任務自動化、自定義菜單等。通過Python API可以調用Flare的全部功能與化學信息學軟件RDKit。使用API你可以建立自動化任務、按需定制自己的界面。還可以與外部的圖形化、統計學軟件、Jupyter筆記本等整合。命令行Python腳本還可以讓你進行簡單的自動化Flare計算。

    Python Qt

    可以直接鍵入Pyton命令、以文本或圖形方式展示結果。上面的截圖展示了一個腳本實例:調用RDKit讀入一系列SMILES編碼的化合物、用XED力場生成3D結構、用Lead Finder將化合物對接到蛋白里、繪制了RDKit計算的logP與Lead Finder預測的結合自由能(ΔG)的散點圖。Flare的Python API可以與其它Python模塊組合用來產生、分子結構。

    用戶友好直觀的圖形化界面

    更多Flare介紹與算例

    授權類型

    Flare Viewer Flare Essentials Flare Designer Flare Professional
    Commercial organizations Yes Yes Yes Yes
    Academics Flare Essentials recommended See academic licensing options Yes Yes

    Protein-centric operations

    Dedicated protein table enabling rapid inspection of specific chains or residues Yes Yes Yes Yes
    Protein sequence alignment and superposition Yes Yes Yes Yes
    Refine the structure of the protein active site by flipping and changing the protonation/tautomeric state of relevant residues Yes Yes Yes Yes
    Calculate and color protein molecular surfaces by atom, secondary structure and hydrophobicity Yes Yes Yes Yes
    Control every protein surface with individual display options in the dedicated protein surfaces table Yes Yes Yes Yes
    Prepare proteins for further calculation Yes Yes Yes
    Calculate amino acid protonation states at dedicated pHs Yes Yes Yes
    Perform single point mutation for your proteins Yes Yes Yes
    Protein minimization using the XED force field Yes Yes Yes
    Display protein interaction potentials for the protein active site Yes Yes
    Calculate and color protein molecular surfaces by Electrostatic Complementarity to specific ligands Yes Yes
    Calculate water positions using 3D RISM with XED and AMBER FF Yes
    Merge protein loops and equilibrate with dynamics Yes
    Use dynamics with explicit and implicit solvent models

    Yes

    Calculate water stability using 3D RISM with XED and AMBER FF on Apo and liganded structures

    Yes

    Examine protein stability using OpenMM Dynamics on CPU or GPU Yes

    Ligand-centric operations

    Dedicated ligand table to store all ligands in your project with full visibility control, sortable on any column Yes Yes Yes Yes
    Calculated physico-chemical properties for each ligand Yes Yes Yes Yes
    Calculate radial plot multi-parametric scores to select the compounds with the best properties Yes Yes Yes Yes
    Create new ligands in the active site of the protein Yes Yes Yes Yes
    Easily edit copies of a ligand to explore SAR in the active site of the protein Yes Yes Yes Yes
    Filter ligands on physio-chemical properties, structures and tags Yes Yes Yes Yes
    Calculate radial plot multi-parametric scores to select the compounds with the best properties Yes Yes Yes Yes
    Visualize ligand electrostatics to gain a deep understanding of SAR Yes Yes Yes Yes
    Easy and accurate docking of ligands using 1 CPU core Yes Yes Yes
    Tackle the flexibility of the protein active site with ensemble docking Yes (single CPU) Yes (multiple CPU) Yes (multiple CPU)
    Dock congeneric ligands based on a template pose to get the best results possible Yes (single CPU) Yes (multiple CPU) Yes (multiple CPU)
    Dock covalent ligands to your protein Yes (single CPU) Yes (multiple CPU) Yes (multiple CPU)
    Minimize your ligands in the protein active site Yes Yes Yes
    Dock ligands using multiple CPU cores Yes Yes
    Perfect ligand design using ligand and protein electrostatics Yes Yes
    Show Electrostatic Complementarity maps towards the protein of interest Yes Yes
    Fast and interactive Electrostatic Complementarity scores for molecule ranking Yes Yes
    Explore conformations for ligands using Cresset’s XED force field Yes Yes
    Align Ligands using Cresset’s patented field based algorithm Yes Yes
    Align ligands using common substructures Yes Yes
    Use HPC resources to rapidly dock thousands of ligands Option
    Use dynamics to study ligand-protein complexes Yes
    Investigate ligand-protein energetics with WaterSwap Yes
    Predict ligand energetics using WaterSwap Yes
    Accurate predict ligand-protein affinity using FEP Yes with FEP option
    Expand FEP projects with new ligands Yes with FEP option
    Monitor FEP results with interactive visual tools Yes with FEP option
    Correct and re-run single, problematic links in the perturbation network Yes with FEP option
    Re-run a perturbation network with different protein structures Yes with FEP option

    GUI

    Ribbon menu structure for quick identification of commands and controls Yes Yes Yes Yes
    Drag and drop ligands between protein and ligand tables Yes Yes Yes Yes
    Visualize protein-ligand interactions and steric clashes Yes Yes Yes Yes
    Focus on active site Yes Yes Yes Yes
    Easily compare protein-ligand complexes Yes Yes Yes Yes
    Grid the 3D window by protein and ligand to compare and contrast Yes Yes Yes Yes
    Capture 3D view to the storyboard to track and communicate ideas Yes Yes Yes Yes
    Summary and detailed logging of calculations and events Yes Yes Yes Yes
    Create stunning high definition pictures for commuication of results Yes Yes Yes Yes

    Python

    Access the RDKit cheminformatics toolkit With supported version Yes Yes Yes
    Create and automate workflows using the Python API With supported version Yes Yes Yes
    Upgrade Flare with Python modules for graphing, statistics, Jupyter Notebook With supported version Yes Yes Yes
    Expand the functionality of the Flare GUI using Cresset released Python extensions With supported version Yes Yes Yes
    Automate and distribute Flare calculations using pyFlare and Cresset released Python scripts and snippets Option

    Remote processing

    Cresset Engine Broker Option

    Support

    Email support Optional – please enquire Yes Yes Yes

    聯系我們,獲取試用: 免費!

    試用下載:http://www.cresset-group.com/try-a-free-demo

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