自动QSAR分析工具——HQSAR

    全息QSAR（HQSAR）采用分子全息图和PLS生成基于片段的构效关系。不象其他3D-QSAR的方法，HQSAR不需要分子叠合，可由大量的数据集自动进行分析。评价研 究显示HQSAR具有比那些复杂的3D-QSAR技术更好的预测能力。

    全世界几乎所有的制药公司、农药公司和生物技术公司都采用QSAR分析技术来加 速新化合物的发现研究。HQSAR为药物化学家拓展了这强大技术的应用能力。HQSAR 快速，易用，并能为指导化合物合成提供精确的活性预测。大量实验数据表明HQSAR 能获得与成熟的3D-QSAR技术相媲美的结果，但使用更加简便。

    分子全息图 这种强大的技术使用偏最小二乘（PLS）方法通过计算得到的分子全息图中的定量变量解释一系列分子中观测活性的差异。分子全息图是2D指纹的延伸。这些延伸包括关于分岔和环状片段以及立体化学的关键信息。HQSAR指纹和传统2D指纹之间的一个关 键差异是2D指纹是以二进制字符串记录子结构的存在或缺失，而分子全息图包括了一个 分子中所有可能的分子片段并且持续记录每个特异片段出现的次数。

QSAR性能

    HQSAR已经在大量已出版的QSAR数据集中进行测试，同时包含了同源分子和异源 分子。数据集从30或40个分子到数千个结构都成功地用HQSAR进行了分析。总的来说， HQSAR要好于传统的描述符如ClogP/CMR或连接指数，很多时候，获得的结果能与 SYBYL工业标准的3D-QSAR技术比较分子场分析（CoMFA®）相媲美。

HQSAR模型与CoMFA模型的统计学数据比较

不仅仅是另一种基于片段的方法

    在过去，基于片段方法的拓展研究取得了在各个程度上的成功。但这些技术都没有 达到HQSAR的成功因为他们忽略了关键的信息。不象其他的基于片段方法，HQSAR将 一个分子所有可能的片段和每个子片段要素都进行编码。这个特点使HQSAR能把与片段 有关的重要定向信息编码。很容易识别移动周围的取代基比如环体系能引起活性的改变。另外，HQSAR能通过立体化学和杂化状态信息区分片段，这个特点是其他基于片段 方法所没有的。

HQSAR模型能简便地将不同片段对活性贡献的大小以不同颜色显示出来

HQSAR vs. 3D-QSAR

模型的化学直观解释

    HQSAR在数据集中检验每一个分子并且识别哪些片段对分子活性的贡献是正面的， 哪些是负面的。在这些片段中的原子以不同的颜色显示给用户。这反映了药物化学家几年来研究的一个过程。然而，HQSAR拓展了化学家分析数据的能力包括数百甚至上千的化学结构。
 

预测性能

    HQSAR能够通过简单地2D结构的构建完成新的未测试分子的活性预测。此外，如果有UNITY®和Oracle®的许可，HQSAR的数据库搜索能力能把数据库中所有与训练集相似的分子全部自动地找出来在SYBYL®的分子表单中显示，并附上它们的预测活性。

优势

◆  自动构建定量构效，构性关系模型
◆  最小化用户输入需求——无须3D结构，构象或分子叠合
◆  处理数以千记结构的大数据库的能力，也包括传统大小的数据库
◆  快速识别数据库中的SAR特征
◆  生成能快速分析的化学模型，通过片段中不同颜色的原子反映该片段对活性的贡献 大小
◆  搜索数据库并对命中结构进行活性预测

硬件和软件要求

    HQSAR可以从专业的分子模拟环境SYBYL中接入，需要HQSAR和SYBYL/Base的 License。使用以下所有的SYBYL功能模块能构建一个包含2D化学结构和相关活性数据 的分子表单。这是HQSAR仅仅所需的输入数据。SYBYL提供友好的界面，强大的交互 图形和结构显示工具，能展示HQSAR模型的结果。HQSAR可以在IRIX®（SGI®）或 Linux®(x86)系统的工作站上运行。

配套软件

Advanced CoMFA：3D-QSAR模型的精练和强化
Almond：计算和利用独立分子描述符的叠合
AMPAC：使用半经验量子化学方法计算过渡态和光谱性质
ClogP/CMR：在QSAR和ADME模型中包含摩尔折光率和
logP Confort：生成各种不同的低能构象
Distill：确定和可视化SARs
MM3/MM4：通过分子力学优化结构
QSAR with CoMFA：构建构-效和构-性关系预测模型
UNITY：在数据库中搜索匹配药效团或受体位点的化合物
VolsurfTM：预测ADME性质

案例

联苯苄唑类衍生物杀菌活性的 2D-QSAR研究

2D QSAR studies on a series of bifonazole derivatives with antifungal activity

Sabrina G. R. Mota; Tânia F. Barros; Marcelo S. Castilho

J. Braz. Chem. Soc. vol.20 no.3 2009

doi: 10.1590/S0103-50532009000300007

    文章利用了 52 个联苯苄唑类化合物进行了HQSAR的研究，分别作了2D-QSAR模型 和HQSAR模型并对结果进行了比较。2DQSAR的结果为r2 = 0.38，q2 = 0.27，而HQSAR 的结果为r2 = 0.92，q2 = 0.65，显然HQSAR的结果要好于传统的 2DQSAR方法，揭示了联苯苄唑类化合物结构与其杀菌活性间的关系。

联苯苄唑类化合物的HQSAR模型