植物天然产物研究和药物研发需要生物学、化学、物理学与药学等多个学科交叉研究,充满了未知与挑战。随着科研工作的不断深入,传统的研究手段逐渐变为由数据驱动的方式,通过计算机模拟可以加速植物天然产物及其相关药物的研发进程,发掘更深层次的科学问题。
为此,浪潮信息为中国科学院昆明植物所构建了一个集科学计算、大数据存储和智能化管理于一体的多学科计算服务平台,为植物天然产物挖掘、药物活性成分探寻、化合物分子精细建模与优化,以及新药创制等一系列复杂科研流程注入新的动力。
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从植物天然产物到药物研发,多学科应用融合的荆棘之路
构建完善的研发体系需要海量科学大数据的积累,从而支撑植物学、植物天然产物化学、药物学等科研领域的深入研究,这对于认识、利用和保护植物多样性以及发现植物天然产物药物具有重要意义。然而,随着新技术和新应用的不断涌现,科研数据量和计算量呈现指数级增长,这使得全新规划的多学科计算服务平台建设面临着前所未有的挑战。
如今,生物大分子模拟、核酸分析等计算密集型应用在科研任务中广泛使用,对于算力的需求也是水涨船高。以研究多糖类药物合成过程为例,糖分子因其独特、复杂的结构与功能,难以用常规遗传密码解读,需要利用Amber等分子动力学应用开展生物大分子计算模拟, 以直观地展现糖分子在溶液环境中的构象变化情况,预测不同合成策略下得到的糖分子结构特征,对比分析哪种方案更有可能合成出具有理想活性的目标糖分子。这个过程涉及到大量原子间相互作用,以及复杂的化学键变化等诸多精细且繁杂的计算,同时要保证模拟的准确性和精度,哪怕仅运行数微秒到数十微秒,对算力的需求也十分巨大。