一種交互可視的藥物輔助設計系統及實現方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種可視化藥物輔助設計應用系統，可實現對藥物分子的繪制、顯示、靶標預測以及對預測結果數據的處理；可實現基于收費機制的軟件安全策略。
【背景技術】
[0002]目前，計算機輔助藥物設計已成為藥物研發的核心技術之一，很多藥物軟件針對于靶標識別與分子模擬，以及在此基礎上建立分子對接應用。但目前針對于靶標預測的應用少之又少，并且沒有一種相對比較完整的藥物設計框架，研宄人員往往使用多款藥物設計軟件或靶標數據庫來對藥物靶標進行研宄，這給藥物研宄人員帶來一定困難，并且降低了效率。
【發明內容】
[0003]為了克服現有設計軟件的不足，本系統提供一套完整型使用框架，該框架不僅可對分子進行模擬、篩選，而且可以進行分子繪制、格式轉換以及對結果數據的處理，并使用了基于RSA非對稱加密算法的硬件綁定安全策略。具體技術方案如下:
[0004]一種交互可視的藥物輔助設計系統，所述藥物輔助設計系統包括分子繪制模塊、分子格式轉換模塊、本地作業模塊、web作業模塊、客戶端激活模塊、通信模塊、web數據庫以及用戶管理模塊；
[0005]所述本地作業模塊包括自定義化合物庫和分子相似性篩選模塊；
[0006]所述分子繪制模塊與所述分子相似性篩選模塊通過所述分子格式轉換模塊連接；所述分子相似性篩選模塊還與所述web作業模塊連接；
[0007]所述web作業模塊、所述客戶端激活模塊以及所述通信模塊之間兩兩連接；
[0008]所述通信模塊、web數據庫以及用戶管理模塊之間兩兩連接。
[0009]所述的藥物輔助設計系統，還包括結果文件解析模塊和顯示模塊；所述分子相似性篩選模塊和所述web作業模塊都將結果傳送至所述結果文件解析模塊并送至顯示模塊進行顯示。
[0010]所述客戶端激活模塊包括用戶注冊模塊、用戶續費或購買模塊以及系統驗證模塊；所述用戶管理模塊包括請求處理模塊、證書生成模塊以及包含發送模塊和驗證模塊的郵件系統。
[0011]一種交互可視的藥物輔助設計實現方法，其設計思路為:用戶通過打開過繪制分子，并可選擇性對分子進行格式轉換和優化，對于驗證未通過的用戶，系統只允許用戶使用自定義化合物庫模式進行篩選，對于驗證通過用戶，系統允許用戶選擇web數據庫。用戶的每次篩選成為一次作業，作業按照特定編號記錄在系統中，對于歷史作業或提交作業，允許用戶進行打開作業目錄、查看作業結果、刪除作業操作。系統針對每種類型作業都有特定顯示方案，并通過文件解析模塊對相應作業結果進行解析并按排名顯示。作業顯示的結果，系統允許用戶在分子顯示模塊進行疊加顯示，且允許用戶選擇性導出顯示結果。
[0012]具體包括如下步驟:
[0013](I)用戶通過分子繪制模塊打開已有分子或繪制新分子，或從導入的TOB中提出的配體作為提交分子，并通過分子格式轉換模塊對所述提交分子的格式進行轉換或優化，并傳送至分子相似性篩選模塊；
[0014](2)對于未授權用戶，根據步驟(I)中轉換或優化后的分子格式，用戶定義篩選參數，并通過本地作業模塊中的自定義化合物庫進行篩選；篩選結束后對所述自定義化合物庫生成空間構象，并將所述空間構象作為新的化合物庫進行篩選作業；
[0015]對于授權用戶，登錄客戶端激活模塊并驗證后可選擇web數據庫作為靶標數據庫進行篩選；
[0016](3)步驟(I)中轉換或優化后的分子格式傳送至web作業模塊的選擇數據庫，在結果文件解析模塊中將所述選擇數據庫的分子構象與所述分子相似性篩選模塊的分子構象進行解析，并將結果顯示在顯示模塊上；
[0017](4)用戶繪制新分子時，選擇本地作業模式或網絡作業模式將新建分子進行分子格式轉換；
[0018]當用戶選擇本地作業模式時，系統在本地進行篩選并將結果解析顯示；
[0019]當用戶選擇網絡作業模式時，用戶從給定數據庫中選擇某一數據庫，并提交給服務器，服務器返回相應的ID號給客戶端，計算完成后用戶通過ID號下載對應作業并解析結果進行輸出顯示；
[0020]當用戶請求為認證請求時，服務器對用戶的請求類型進行判斷，所述請求類型包括注冊、續費/購買和驗證，服務器收到用戶的請求類型后進行相應處理，并將處理結果返回給用戶。
[0021]在步驟(I)繪制新分子過程中，利用進程通信技術在三維顯示模塊中實現同步顯示；用戶通過輸入四位的PDB編碼加載TOB，加載成功后下載到本地；系統解析I3DB中的蛋白質鏈與相應的配體，用戶可選擇對應的配體作為提交分子進行后續作業。
[0022]步驟(I)中授權用戶選擇web數據庫后，系統根據服務器處理方案，提供八種數據庫的選擇，所述八種數據庫分為帶靶標注釋信息的數據庫與不帶靶標注釋信息的數據庫兩種。
[0023]對于不帶注釋信息的作業，通過解析.list文件獲取作業結果并排名顯示；對于帶靶標注釋信息的作業，通過解析XML文件獲取作業結果及注釋信息并排名顯示。
[0024]所述不帶注釋信息的作業和所述帶靶標注釋信息的作業，最大結果數量為1000個，用戶均可通過選中對應結果進行查看并顯示，并且系統允許多個分子疊加顯示；
[0025]對于所述帶靶標注釋信息的作業，用戶通過選中對應結果查看相應注釋信息，注釋信息包括基因名、蛋白功能、通路以及與基因相關的疾病信息；用戶通過注釋信息中的超鏈接查看注釋內容的來源以及詳細信息。
[0026]所述作業結果的顯示方法為以表格形式顯示包括分子排名、分子名稱以及各項指標對應的分數信息；其中，對于各項指標對應的分數，系統允許用戶按照從高到低或從低到尚進彳丁排序；
[0027]系統允許用戶將所述作業結果自定義導出，導出方式為全部導出或按照排名區間導出，導出內容為由分子排名、名稱以及各項分數組成的excel文件，同時還有對應的分子文件。
[0028]當所述客戶端激活模塊收到用戶的購買請求或續費請求時，服務器判斷用戶是否為合法用戶(即驗證用戶是否符合購買或續費要求)；
[0029]當不符合時，返回錯誤信息到客戶端；
[0030]當用戶為合法用戶時，若請求為購買類型，則服務器獲取用戶注冊信息以及系統安裝機器信息，經過處理后生成證書，并使用基于RSA算法的加密方式對證書進行加密；確認用戶付費之后，服務器以郵件形式發送證書到用戶；當請求為續費類型，確認用戶付費之后，服務器延長響應用戶使用期限。
[0031]用戶注冊時必須按照提示要求進行注冊，用戶注冊信息會在主機進行合法性檢查，檢查通過后方可進行注冊，否則注冊失敗并提示錯誤信息。
[0032]進一步而言，上述技術方案中，分子繪制模塊與分子顯示模塊通過進程間通信實現同步顯示，并且以默認格式存儲在用戶自定義路徑下。
[0033]進一步而言，上述技術方案中，通信模塊使用spring框架實現用戶對web數據庫模式作業的提交，使用sftp文件傳輸協議實現web作業的下載。
[0034]進一步而言，上述技術方案中，證書生成模塊采用軟硬件結合方式生成證書，并使用基于RSA算法加密方式對證書進行加密，并將私鑰進行特殊轉碼處理。
[0035]本發明的有益效果是，可以滿足基本的藥物設計研宄工作，可共日常教學使用，并實現分子繪制、格式轉換、優化、相似性篩選的流水式操作，使用方便簡單。
【附圖說明】
[0036]圖1是實施例1的系統框架圖；
[0037]圖2是實施例的客戶端驗證模塊工作流程圖；
[0038]圖3是實施例1的服務器端證書生成流程圖。
【具體實施方式】
[0039]以下通過實施例對本發明進行具體描述，但實施例只用于對本發明進一步說明，并不限制本發明的保護范圍。
[0040]實施例1
[0041]見圖1所示，本實施例1的藥物輔助設計系統包括分子繪制模塊、分子格式轉換模塊、本地作業模塊、web作業模塊、客戶端激活模塊、通信模塊、web數據庫以及用戶管理模塊；
[0042]本地作業模塊包括自定義化合物庫和分子相似性篩選模塊；
[0043]分子繪制模塊與分子相似性篩選模塊通過分子格式轉換模塊連接；分子相似性篩選模塊還與web作業模塊連接；
[0044]web作業模塊、客戶端激活模塊以及通信模塊之間兩兩連接；
[0045]通信模塊、web數據庫以及用戶管理模塊之間兩兩連接。
[0046]還包括結果文件解析模塊和顯示模塊；分子相似性篩選模塊和所述web作業模塊都將結果傳送至結果文件解析模塊并送至顯示模塊進行顯示。
[0047]客戶端激活模塊包括用戶注冊模塊、用戶續費或購買模塊以及系統驗證模塊；用戶管理模塊包括請求處理模塊、證書生成模塊以及包含發送模塊和驗證模塊的郵件系統。
[0048]其交互可視的藥物輔助設計實現方法，簡言之，即用戶打開或繪制分子作為輸入分子，然后通過選擇篩選模式進行相應篩選，并將結果返回并顯示的過程。
[0049]如圖2和圖3所示，在用戶選擇web模式的篩選方式時，必須先獲得許可授權，