用支持向量机预测HIV-1整合酶抑制剂活性

HIV整合酶可催化病毒复制周期中的整合过程,即将HIV反转录产物cDNA整合入宿主基因组,它是病毒复制过程中不可缺少的酶,也是抗HIV药物设计的重要靶点.构建嘧啶酮类(pyrimidones)HIV-1整合酶抑制剂定量构效关系模型,有助于进一步了解影响抑制剂活性的结构因素.本文应用CoMFA软件计算了68个化合物的拓扑、分子极化、亲水性等结构参数,用所选的结构参数作为支持向量机(support vector machine,SVM)的输入,建立起非线性的支持向量机回归模型.研究表明:支持向量机算法与分子结构参数的有机集成,可为HIV整合酶抑制剂的结构与活性数据建立起预测模型,为抗HIV药物设计提供生物学信息.     

羟基多溴二苯醚生物活性的QSAR研究

采用VSMP方法从大量的分子结构描述符中筛选最优子集,用多元线性回归方法分别构建了羟基多溴二苯醚（hydroxylated polybrominated diphenyl ethers,OH-PBDEs）对细胞色素CYP19介导类固醇生成的抑制活性,甲状腺受体-β（thyroid receptors,TR-β）的激素活性以及与甲状腺素结合球蛋白（thyrox-ine-binding globulin,TBG）和甲状腺转运蛋白（transthyretin,TTR）之间结合能力的定量构效关系（quantita-tive structure-activity relationship,QSAR）模型。模型的留一法交叉验证（leave-one-out cross validation,LOO-CV）相关系数Q2和拟合相关系数R2均高于0.95和0.97,表明模型具有良好的稳健性、拟合能力和预测能力。QSAR模型表明OH-PBDEs的分子三维结构和芳香性是其活性的重要影响因素。另外,分子中溴原子数量和取代位置对OH-PBDE生物活性具有重要影响。     

香豆素-4-乙酰苄肼类抗结核病药物的3D—QSAR研究

采用三维全息原子场作用矢量（3D—HoVAIF）对25个香豆素-4-乙酰苄肼类抗结核病药物进行定量构效关系（QSAR）研究．运用多元线性回归（MLR）和偏最小二乘回归（PLS）建模,同时采用内部及外部双重验证的办法对所得模型稳定性能进行了深入分析和检验．MLR建模和PLS建模的复相关系数（R_cum）、留一法交互校验复相关系数（Q_LOO）以及外部样本校验复相关系数（Q_ext）分别为0．926、0．819、0．805和0．919、0．828、0．836．结果表明,3D—HoVAIF能较好表征抗结核药物分子结构信息,所建QSAR模型具有良好稳定性和预测能力,为抗结核病药物的研发提供一定的理论基础．     

57个昆虫酚氧化酶抑制剂的QSAR研究

使用分子电性距离矢量（MEDV-13）描述子和顶点度-距离指数（VDI）描述子提取57个酚氧化酶抑制剂分子结构信息,基于预测的VSMP方法筛选最佳描述子;用多元线性回归法构建了一个8变量QSAR模型,该模型的估计相关系数R2=0.969 8,LOO交互检验相关系数R2cv=0.960 6,显示出模型具有良好的稳定性和预测能力。计算了最佳描述子8个变量的碎片贡献率。研究结果表明,昆虫酚氧化酶抑制剂的生物活性IC50主要受苯环、C原子、N原子、O原子、S原子以及分子中原子间连接情况的影响。     

部分取代芳烃发光菌毒性的HQSAR分析

采用分子全息定量构效关系（Holographic QSAR）对47个取代芳烃的发光菌生物毒性与化学分子结构之间的关系进行了研究和分析.分子全息表征方法所构建的结构活性模型比传统的理化表征和其他基于碎片的低连接性表征方法优越,由模型所得到的交互检验预测结果拟合相关系数为Q2=0.904.模型的质量随碎片大小而改变,碎片范围变化较大.因为分子全息方法表征的是有机污染物与配体之间相互作用的内在信息,所以这种相对简单的分子碎片表征方法能够反映出分子结构的细微性质.     

取代苯甲酸类化合物的定量构效关系研究

为了开发新型的植物生长调节剂,采用Hansch的多元线性回归模型建立了取代苯甲酸类植物生长调节剂的定量构效关系(QSAR)方程．方程表明该类化合物的生物活性与∑π呈线性关系,∑σ、Es和F参数均能改善这种线性关系．     

ClO2氧化苯胺类有机物反应动力学的QSAR研究

为研究苯酚类有机物与ClO2的反光动力学,采用高效液相色谱(HPLC)技术跟踪测定苯胺类有机物的浓度变化,结果表明,反应对于苯胺类有机物和ClO2均为一级反应,总反应级数为二级.获取了ClO2与10种苯胺反应的速率常数.分析了苯胺分子结构对氧化反应速率的影响,建立了QSAR模型.模型表明,ClO2氧化苯胺类有机物的反应速率logk与苯胺分子Hammett取代常数σ和分子折射率MR之间存在良好的线性相关关系,说明ClO2氧化苯胺的反应速率不仅与苯胺类有机物的电子结构有关,还与其立体效应有关.     

部分非共轭聚合物折射率定量结构性质关系研究

对部分非共轭聚合物折射率的定量结构性质关系（QSPR）研究具有重要意义.采用分子电性作用失量表征各个聚合物分子的结构单体,运用多元线性回归建立定量结构性质相关模型,同时用逐步回归结合统计检测筛选模型变量,建立了各个聚合物分子的折射率与其结构间的模型方程.另外使用内部及外部双重验证的办法深入分析和检验模型的稳定性,这类聚合物模型的复相关系数（Rcum）、留一法交互校验复相关系数（RCV）和外部样本校验复相关系数（Qext）分别为0.916、0.884、0.923.表明用分子电性作用矢量表征非共轭聚合物分子结构信息较好,所建QSPR模型的稳定性和预测能力良好.     

MEDV描述子对多氯代二苯并二恶英的QSRR支持向量机建模

采用分子电性距离矢量(MEDV)描述子表征多氯代二苯并二恶英(PCDDs)，结合支持向量机(SVM)算法，对不同固定相下PCDDs的气相色谱保留行为值建立定量模型，模型的相关系数(R)均大于0．99，留一法交互检验的相关系数(q)也都大于0．99．从有实验数据的异构体中均匀挑选2／3作为训练集，余下的1／3作为检验集进行了建模，所得模型的相关系数也都大于0．99，并对没有实验值的异构体进行了预测．     

拓扑指数估算氯苯胺类化合物对发光细菌毒性

基于化学拓扑理论, 计算了14 种氯代苯胺衍生物的电拓扑状态指数(E_n)、连接指数(^mX ^v_p)。用多元回归研究了这些化合物的发光细菌急性毒性(-lgEC50)与E_n , ^mX ^v_p 的定量关系。经逐步回归分析, 建立了最佳的定量结构-生物活性相关(QSAR)模型, 相关系数为0 .979 。用Jackknife 法检验具有良好的稳健性与预测能力, 其计算值与实验值基本吻合。     

基于密度泛函理论的细胞色素P450 1A2抑制剂的定量构效关系

在B3LYP/6-31G＊水平上采用高斯09全优化计算了50个P450 1A2抑制剂的量子化学参数,应用基于预测的模型变量选择方法（VSMP）选择描述子最佳子集,建立了最高轨道占有能（EHOMO）和分子体积（Vm）与萘、内酯衍生物及其他化合物对细胞色素氧化酶P450 1A2抑制剂的两变量线性QSAR模型,结果表明：所选的2个分子结构描述符与50个抑制剂的活性之间具有很强的线性关系（相关系数r2=0.907 0）和内部预测能力（留多法交叉验证相关系数q2=0.751 7）。同时,将50个化合物分成奇数集和偶数集各自进行筛选建模,并彼此进行外部预测,对全部样本集、奇数集和偶数集样本模型进行了y-Randomization检验,结果表明描述符EHOMO和Vm建立的模型均非常稳定并具有很高的预测能力。     

基于定量构效关系预测血管紧张素转化酶抑制剂活性

应用启发式方法和支持向量机方法建立了114种血管紧张素转化酶抑制剂活性定量构效关系模型,研究了分子结构对抑制剂活性的影响.2种方法均得到了较好的结果,交互检验的相关系数平方分别为0.72和0.82.通过对模型的稳定性和预测能力比较,发现支持向量机建立QSAR模型能够更好地预测血管紧张素转化酶抑制剂活性.     

3-取代硫基-5-(2-羟基苯基)-4H-1,2,4-三唑类化合物抑菌活性的QSAR研究

采用MOPAC-AM1方法对13种3-取代硫基-5-(2-羟基苯基)-4H-1,2,4-三唑类化合物分子进行几何优化和计算EHOMO、ELUMO、QC1～QC8、QN1～QN3、QO及QS等量子化学描述符(Lt).通过最佳变量子集回归建立这些化合物对白色念珠菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等抑菌活性(IJ:IM,IE和IS)的QSAR模型.结果显示ELUMO和QS直接影响这些化合物的生物活性:硫原子上电荷量增大,其抑菌活性增强;ELUMO越高,IJ下降.对于白色念珠菌的IM模型的相关系数(R2)和逐一剔除法交叉验证系数(R2cv)依次为0.913和0.806,相应IE模型为0.907和0.838,相应IS模型为0.881和0.771.通过R2adj、F、R2cv、VIF、AIC、FIT等检验,上述模型具有令人满意的稳健性和预测能力.结果显示抑菌机理的重要信息,可用于新活性标题化合物的理论设计.     

苯异丙基胺类兴奋剂兴奋强度理论研究

通过量子化学密度泛函理论(density functional theory,DET)中B3 LYP方法,在6-31G基组水平上计算18种苯异丙基胺类兴奋剂(phenyl-isopropyl-amine dopes,PPAD)的28个量化参数qc.用这18种兴奋剂的甲基二甲氧基苯丙胺( dimethoxy-methyl-amphetamine,DOM)样作用强度y及其量化参数,建立定量结构-活性关系(quantitative structure-activity relationships,QSAR)模型,经最佳变量子集回归建立最佳四元数学模型,传统判定系数R2为0.852,逐一剔除法交互验证系数R2cv为0.742.结果表明,苯环中C1原子、N原子及苯环上的净电荷(QC1、QN和QB)和次最高占据轨道能ENHOMO是影响兴奋剂DOM样作用强度的重要因素.该模型可用于对兴奋剂DOM样作用强度进行理论分析和预测.     

1，2-二芳基环戊烯类环氧合酶-2抑制剂的3D—QSAR研究

采用三维全息原子场作用矢量（3D-HoVAIF）对26个1,2-二芳基环戊烯类环氧合酶-2抑制剂进行结构参数化表征并与其活性建立定量构效关系（QsAR）模型。运用偏最小二乘回归（PLS）建模,同时采用内部和外部双重验证的方法对所得模型稳定性进行分析和检验。所得模型的复相关系数（Rcum^2）、留一法（LOO）交互校验（Cv）复相关系数（Qcum^2）和外部样本校验复相关系数（Qext^2）分别为0．820,0．734和0．749。结果表明,3D--HoVAIF能较好地表征1,2-二芳基环戊烯类环氧合酶-2抑制剂分子结构信息,所建模型具有较好稳定性能和预测能力。     

1,3-二氮杂螺[4,5/4]癸/壬-1-烯-4-酮类衍生物的定量构效关系

采用Gaussian98量子化学计算软件,运用半经验AM1方法在3-21G基组水平上优化了14个1,3-二氮杂螺[4,5/4]癸/壬-1-烯-4-酮的联苯磺酰胺类衍生物的几何构型,并根据Hansch-Fujita方法对该类化合物进行了系统的定量构效关系(QSAR)研究。建立了联苯磺酰胺类衍生物抑制AⅡ诱导活性IC50与LUMO轨道能量本征值ELUMO、疏水参数clogP和分子摩尔折射参数CMR的相关方程,方程复相关系数r=0.923 3。研究结果表明,化合物LUMO轨道能量越低越容易接受电子,其生物活性越高;R2位引入正电性基团有利于提高化合物生物活性;化合物疏水效应越小,越易与受体结合,其生物活性越高,当杂螺环上n=1时化合物的疏水参数偏小,其生物活性相应较高;化合物极化效应越好,分子越容易极化,则化合物的生物活性越高。     

电性距离矢量和神经网络用于三唑并嘧啶磺酰胺类除草剂的QSAR研究

为了研究三唑并嘧啶磺酰胺类除草剂对乙酰乳酸合成酶(aceto lactate synthase,ALS)抑制活性(pI50)的定量构效关系,以电性距离矢量(Mk)表征了31种三唑并嘧啶磺酰胺类化合物的分子结构;利用最佳变量子集回归的方法建立了含有6个参数(M2、M10、M14、M15、M67、M85)的QSAR模型.该模型的相关系数R及交叉验证相关系数RCV分别为0.911、0.887,具有良好的稳健性和预测能力;以此6个参数为人工神经网络输入层,设定6∶3∶1的网络结构,构建人工神经网络的BP算法模型,相关系数R提升为0.988.结果表明:影响三唑并吡啶磺胺类除草剂抑制活性pI50的主要因素是-CH3、-CH2-、>C-、-O-、>N-及-X(-F,-Cl)等分子结构单元,且pI50与M2、M10、M14、M15、M67、M85呈现良好的非线性关系,为设计高活性的ALS抑制剂提供理论依据.