一种分子对接方法、装置及电子设备与流程

本发明涉及量子计算，特别是涉及一种分子对接方法、装置及电子设备。

背景技术：

1、在药物研发的过程中需要研究小分子化合物与靶体蛋白之间的相互作用模式，从而从筛选出能够与靶体蛋白合理结合的化合物小分子，该过程中称为虚拟筛选。示例性的，相关技术中，可以通过计算机模拟小分子化合物与靶体蛋白进行分子对接，综合得分及空间构象情况，如氢键作用、疏水作用、范德华作用等性质，从而探索配体小分子与受体生物大分子具体作用方式和结合方式，解释化合物产生活性的原因，进为实现对化合物小分子的虚拟筛选。

2、但是，化合物小分子的筛选过程中往往涉及大量的化合物小分子，而传统计算机的计算性能较低，因此分子对接消耗的时长较长，进而导致虚拟筛选效率较低。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的在于提供一种分子对接方法、装置及电子设备，以实现提高虚拟筛选的效率。具体技术方案如下：

2、在本技术的第一方面，提供了一种分子对接方法，所述方法包括：

3、获取化合物小分子的第一空间结构和靶体蛋白的第二空间结构；

4、确定所述第一空间结构中存在的第一药效团以及所述第二空间结构中存在的第二药效团；

5、建立用于表示各所述第一药效团以及各所述第一药效团之间距离的第一药效团模型，并建立用于表示各所述第二药效团以及各所述第二药效团之间距离的第二药效团模型；

6、通过量子近似优化算法确定所述第一药效团模型和所述第二药效团模型之间得分满足预设筛选条件的结合方式，其中，所述得分与所述第一药效团模型和所述第二药效团模型结合时相互结合的药效团之间的距离相关。

7、在一种可能的实施例中，所述通过量子近似优化算法确定所述第一药效团模型和所述第二药效团模型之间得分满足预设筛选条件的结合方式，包括：

8、通过量子近似优化算法确定所述第一药效团模型和所述第二药效团模型之间得分满足预设筛选条件且各所述第一药效团和所述第二药效团之间的结合关系满足预设限制条件的结合方式。

9、在一种可能的实施例中，所述预设限制条件包括以下任意一种或多种条件：

10、结合次数条件：当所述第一药效团与所述第二药效团以所述结合方式结合时，第一目标药效团与其他药效团结合的次数不大于预设次数阈值；

11、结合评分条件：当所述第一药效团与所述第二药效团以所述结合方式结合时，若第二目标药效团与第三目标药效团结合，则所述第二目标药效团与第三目标药效团之间的距离对应的得分项为预设得分。

12、在一种可能的实施例中，各所述结合方式的得分通过以下方式确定得到：

13、确定所述第一药效团模型和所述第二药效团模型以所述结合方式结合时，各药效团对中所述第一药效团和所述第二药效团之间的结合距离，其中，所述药效团对为相同类型的所述第一药效团和所述第二药效团组成；

14、确定各所述结合距离对应的得分项；

15、根据各所述得分项，确定所述结合方式的得分。

16、在一种可能的实施例中，所述方法还包括：

17、根据预先设置的药效团组合与惩罚项之间的对应关系，确定以所述第一药效团模型和所述第二药效团模型以所述结合方式结合时相互结合的药效团对应的惩罚项；

18、所述根据各所述得分项，确定所述结合方式的得分，包括：

19、根据所述得分项和所确定的所述惩罚项，确定所述结合方式的得分。

20、在一种可能的实施例中，所述对应关系预先通过以下方式确定得到：

21、基于共晶中各药效团的结合方式确定各药效团组合对应的惩罚项。

22、在一种可能的实施例中，所述化合物小分子为槲皮素分子，所述靶体蛋白为人源ace2蛋白。

23、在本技术的第二方面，提供了一种分子对接装置，所述装置包括：

24、空间结构获取模块，用于获取化合物小分子的第一空间结构和靶体蛋白的第二空间结构；

25、药效团确定模块，用于确定所述第一空间结构中存在的第一药效团以及所述第二空间结构中存在的第二药效团；

26、模型构建模块，用于建立用于表示各所述第一药效团以及各所述第一药效团之间距离的第一药效团模型，并建立用于表示各所述第二药效团以及各所述第二药效团之间距离的第二药效团模型；

27、量子近似优化模块，用于通过量子近似优化算法确定所述第一药效团模型和所述第二药效团模型之间得分满足预设筛选条件的结合方式，其中，所述得分与所述第一药效团模型和所述第二药效团模型结合时相互结合的药效团之间的距离相关。

28、在一种可能的实施例中，所述量子近似优化模块通过量子近似优化算法确定所述第一药效团模型和所述第二药效团模型之间得分满足预设筛选条件的结合方式，包括：

29、通过量子近似优化算法确定所述第一药效团模型和所述第二药效团模型之间得分满足预设筛选条件且各所述第一药效团和所述第二药效团之间的结合关系满足预设限制条件的结合方式。

30、在一种可能的实施例中，所述预设限制条件包括以下任意一种或多种条件：

31、结合次数条件：当所述第一药效团与所述第二药效团以所述结合方式结合时，第一目标药效团与其他药效团结合的次数不大于预设次数阈值；

32、结合评分条件：当所述第一药效团与所述第二药效团以所述结合方式结合时，若第二目标药效团与第三目标药效团结合，则所述第二目标药效团与第三目标药效团之间的距离对应的得分项为预设得分。

33、在一种可能的实施例中，所述装置还包括得分模块，用于通过以下方式确定得到各所述结合方式的得分：

34、确定所述第一药效团模型和所述第二药效团模型以所述结合方式结合时，各药效团对中所述第一药效团和所述第二药效团之间的结合距离，其中，所述药效团对为相同类型的所述第一药效团和所述第二药效团组成；

35、确定各所述结合距离对应的得分项；

36、根据各所述得分项，确定所述结合方式的得分。

37、在一种可能的实施例中，所述得分模块，还用于根据预先设置的药效团组合与惩罚项之间的对应关系，确定以所述第一药效团模型和所述第二药效团模型以所述结合方式结合时相互结合的药效团对应的惩罚项；

38、所述得分模块根据各所述得分项，确定所述结合方式的得分，包括：

39、根据所述得分项和所确定的所述惩罚项，确定所述结合方式的得分。

40、在一种可能的实施例中，所述对应关系预先通过以下方式确定得到：

41、基于共晶中各药效团的结合方式确定各药效团组合对应的惩罚项。

42、在一种可能的实施例中，所述化合物小分子为槲皮素分子，所述靶体蛋白为人源ace2蛋白。

43、在本技术的第三方面，提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

44、存储器，用于存放计算机程序；

45、处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述第一方面任一所述的方法步骤。

46、在本技术的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时上述第一方面任一所述的方法步骤。

47、本发明实施例有益效果：

48、本发明实施例提供的分子对接方法、装置及电子设备，可以基于化合物小分子和靶体蛋白的空间结构，以其中能够有效表征化合物小分子和靶体蛋白之间相互作用的药效团构建药效团模型，由于药效团模型用于表示药效团以及各药效团之间的距离，因此药效团模型能够有效表征原本的空间结构，同时因此若将药效团视为图论模型中节点，则药效团之间的距离可以等效视为节点之间的关系，即图论模型中的边，因此药效团模型等效于节点-边的图论模型，分子对接问题转变为两个图论模型的最优组合问题，因此可以使用qaoa算法确定出于第一药效团模型和第二药效团模型的最优组合，而图论模型的组合则可视为化合物小分子和靶体蛋白的结合方式，因此本技术确定得到的得分满足预筛选条件的结合方式可以视为化合物小分子与靶体蛋白最可能的结合方式，即本技术有效实现分子对接。并且由于本技术通过qaoa算法实现分子对接，可以充分利用量子计算机强大的计算能力，有效缩短分子对接的耗时，从而提高虚拟筛选的效率。

49、当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。