分子模拟和计算机辅助药物设计是当前计算生物学研究的热点问题,也是计算生物学与生物药物产业结合最紧密的方向。目前,高性能计算在分子模拟和计算机辅助药物设计领域主要有两个方面的应用。一是通过计算机药物设计和筛选方法进行药物发现,即首先建立化合物分子的骨架库数据库,然后设计化合物组合数据库或者直接使用商业数据库,通过已经建立的计算机虚拟药物筛选技术平台,筛选出化合物结构进行类药性分析和三维定量构效关系分析,获取进一步结构优化的信息。
二是用分子动力学模拟方法进行蛋白质动态模拟。计算生物学运用大规模高效的理论模型和数值计算,直接从蛋白质序列预测蛋白质三维结构以及动力学特征,研究生物大分子结构与功能的关系、生物大分子之间相互作用以及生物大分子与配体的相互作用,促进蛋白质工程、蛋白质设计和计算机辅助药物设计的发展。通过计算生物学研究蛋白和蛋白相互间的分子识别,包括药物与多种蛋白结合,药物调控靶标信号途径的特性,可以获得正确的药物设计蛋白质构象,了解蛋白结构与功能的关系,从而提高新药的研发水平。