discovery studio v4.5 免费版

discovery studio 4.5是一款免费的分子建模和模拟环境软件，内置多种功能模块，包括现实模块、蛋白质模拟模块、设计模块、DS Protein Families等，适用于生物学家、结构生物学家、药物化学家等，需要的朋友可以下载！

discovery studio 4.5新特性

• 与最新发布的Pipeline Pilot 9.5相兼容；

• 新增Antibody Modeling Cascade 模块

该protocol可以基于一系列抗体轻链和重链序列快速构建单个或多个抗体Fab区或Fv区的3D模型;

• 新增 Assign ForceField Types (Prototype) 功能

为charmm36、charmm27和charmm22力场提供一种新的分配原子类型的方法，该方法将传统的同模板基于名称进行匹配替代为基于结构进行匹配，一旦结构匹配，即赋予相应力场;

• 增加基于Web Viewer报告组件的WebGL原型，可以在浏览器中创建含3D交互式界面的HTML报告，无需安装任何插件;

• 2D Ligand Interaction Diagram功能

可以支持Discovery Studio中所有的非键作用类型，并改进了2D图形的性能、可靠性和布局，可针对不同类型非键作用进行有针对性的修改;

• Predict Protein Ionization and Residue pK模块

包含新的计算功能：

• 可以在特定pH和离子强度环境下形成一个全质子化的分子模型;

• 基于pH环境计算分子的偶极矩;

• 基于pH环境计算静电势对溶剂化和固态状态之间溶剂能差异的贡献，ΔΔGSolv;

• Annotate Antibody Sequence模块可基于Chothia Canonical Loop定义方式注释抗体序列的CDR区，并且可以识别出种系基因V和J基因可匹配的抗体VL和VH区;

软件功能

基本界面和显示模块

·Discovery Studio Standalone

可视化界面，是利用Discovery Studio软件进行分子设计和模拟的基础，支持服务器-客户端安装在同一台机器上的运行模式。与Pipeline Pilot Server结合在一起，提供化学/生物学数据显示、模拟/分析、构建三维分子、展示动态变化、三维作图及许多其它功能。

·Discovery Studio Visualizer Client

是服务器-客户端运行模式中、客户端的可视化界面，用于访问和使用服务器端的Discovery Studio软件。必须与服务器端配置的Pipeline Pilot Server协同工作，为用户提供无与伦比的数据、工作流程和计算资源共享。

蛋白质模拟模块

·DS MODELER

只要给出未知结构序列与另一个已知三维结构蛋白的比对，利用工业标准的快速同源模建方法，便可自动并快速产生优化的蛋白同源模型。对于靶标发现及蛋白家族功能结构分析，MODELER是一个理想的解决方案。用MODELER还可以模拟蛋白突变，进行loop区模建及基于结构的比对并构建有配体结合的蛋白结构模型。结合Sequence Analysis模块，可以全自动完成抗体Loop区模建。结合Discovery Studio里模拟及以结构为基础的药物设计的功能模块，用MODELER还可以深入研究蛋白结构及功能的关系。

·DS Protein Refine

利用CHARMm对模建好的蛋白质进行侧链和loop区的优化，提高蛋白质模型的准确性。

·DS Protein Health

蛋白质三维结构合理性评价工具。Protein Health模块运用Profiles 3D方法，通过将三维结构的结构环境与特定氨基酸残基的优先外界环境相比较，获得相关结构性质与氨基酸序列信息之间的关系。通过Protein Health模块的分析，用户可以方便快速地找到蛋白质结构中不合理的区域。

·DS Protein Families

通过分析某一蛋白家族蛋白序列的保守模式以及在三维结构上的保守残基的位置，可以在分子水平上更好地了解到蛋白功能机制。Protein Families的简单易用的流程(protocols)，也可一步步地引导用户进行分析，从蛋白家族的序列或者结构比对，到进化踪迹分析。而进化踪迹分析包括用分层聚类的方法来建立蛋白家族系统树图以及把这些得到的功能注释信息画到你的三维结构上去。进行序列比对时，允许根据需要对比对结果添加约束，提高活性部位关键残基的比对效果。

·DS Sequence Analysis

与功能已知的其它蛋白的序列进行比对，是确定某一蛋白生物功能的第一步。用Sequence Analysis也可以让用户通过通用的BLAST及PSI-BLAST算法来搜索本地数据库或者NCBI网上数据库，确定蛋白序列的同源区域。结果在交互的报告格式里面显示以方便进行进一步的分析及在其它Discovery Studio模块里面的使用。使用Blast搜索PDB或PDB_nr95数据库时，结果文件中可以显示输出蛋白质的SCOP ID, Ligand ID以及X射线分辨率等信息。

Discovery Studio在抗体药物研究领域提供的解决方案：

(1)抗体序列的注释与分析

重链可变区、恒定区、CDR Loop 区的识别

轻链可变区、恒定区、CDR Loop 区的识别

Gemline 基因的识别

抗原表位的预测

翻译后修饰位点的预测

(2)构建抗体结构

抗体 Fab 区模建

抗体全长模建

抗体 CDR Loop 区的模建

抗体人源化模建

(3)预测抗体-抗原(半抗原)相互作用

抗原(半抗原)- 抗体结合模式预测

分子动力学稳定上述复合物结构

抗原(半抗原)- 抗体亲和能力强弱预测

抗体表面电荷分布计算

(4)改造抗体结构

虚拟氨基酸突变设计稳定性更好的抗体

虚拟氨基酸突变设计与抗原亲和能力更高的抗体 s 预测影响抗体聚集的氨基酸位点

批量预测抗体的聚集效应

预测并引入二硫键已提高抗体的稳定性

分子动力学的精确计算

Discovery Studio在多肽药物研究领域提供的解决方案：

(1)多肽结构的构建与优化

多肽结构从头构建

多肽结构同源建模

多肽结构的分子力学/分子动力学优化

(2)多肽-靶标作用机理解释

多肽与靶标结合模式的预测

分子动力学稳定上述复合物结构

多肽与靶标亲和能力强弱的预测

(3)改造多肽结构

虚拟氨基酸突变提高多肽与靶标的亲和力

分子动力学的精确计算

常见问题解答

1、发表文章时，想引用Discovery Studio，参考文献格式如何?

推荐如下格式：Ref. Dassault Systèmes BIOVIA, Discovery Studio Modeling Environment, Release 2017 R2, San Diego: Dassault Systèmes, 2017.

2、请问DS在加速抗体药物研发过程中可以帮助解决哪些问题?

DS可以从分子水平模拟抗体分子的各种生物学行为，以抗体结构为起点，解决抗体的理性设计问题，包括抗体人源化、抗体翻译后修饰位点分析、双特异性抗体模建、抗体序列注释与分析、抗体结构预测、抗体构象表位分析、抗体-抗原结合模式分析、抗体亲和力成熟、抗体稳定性设计、抗体聚集效应分析等问题的解决。

3、DS如何进行scFv不同linker的比较分析?

首先可通过同源建模的方法将带有linker的scFv结构模建出来，然后通过分子动力学方法对结构进行优化，从而比较分析什么样的linker相对比较合适;DS中可采用CHARMm及NAMD算法来进行分子动力学模拟，并可自动进行动力学结果分析，包括RMSD、RMSF、能量、温度、原子间距离、角度、二面角、相互作用变化分析等。

4、DS中对抗体结构的改造及优化可以通过哪些方法预测可能的突变位点?

DS中可通过虚拟氨基酸突变设计同抗原亲和力更高的抗体或稳定性更高的抗体，可以实现抗体亲和力成熟;预测并引入新的二硫键提高抗体的稳定性;预测抗体结构表面易聚集的位点并进行突变优化，从而减少或避免抗体沉聚现象;以及通过分子动力学方法预测突变后结构构象的变化及变化程度来确定可能的突变位点。

5、DS中如何进行抗体三维结构的预测?

DS中有专门的抗体结构预测功能模块，可根据用户不同需求分别构建抗体Fab区、Fv区、CDR区和全长结构以及scFv结构，其构建原理主要采用同源建模的方法，采用的是经典的MODELER算法，一般操作步骤需经历：模板搜索、初始模型构建、CDR区的精细优化、模型评估，并配以图形化界面进行结果分析。此外，针对抗体Fab区及Fv区的构建，DS还提供专门的全自动批量预测抗体结构的功能模块，该功能可基于输入的一系列成对或不成对的抗体轻链和重链序列，自动实现模板搜索、初始模型构建、CDR区的精细优化等步骤，最终快速构建单个或多个抗体Fab区或Fv区的3D模型，该方法非常便捷高效。