综述:QSAR与机器学习方法预测白蛋白-配体结合

【字体: 时间:2025年07月18日 来源:Biophysical Reviews 4.9

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  这篇综述系统探讨了定量构效关系(QSAR)和机器学习(ML)技术在预测血清白蛋白(Serum Albumin)与配体结合亲和力中的应用。文章重点分析了白蛋白结合特性对药物ADME(吸收、分布、代谢、排泄)性质的影响,比较了基于结构的计算方法和基于配体的机器学习模型优劣,并讨论了模型向血浆蛋白结合值预测的迁移潜力。

  

白蛋白的生物学意义与药物结合特性

作为人类和哺乳动物血浆中最丰富的蛋白质,血清白蛋白(Serum Albumin)承担着运输内源性物质和外源性药物分子的关键功能。其与药物分子的结合能力直接影响药物的游离浓度、组织分布和清除速率,进而调控ADME(Absorption, Distribution, Metabolism, Excretion)特性。实验数据显示,白蛋白可结合超过50%的临床常用药物,这种相互作用通常通过疏水作用、氢键和范德华力实现。

传统预测方法的局限性

虽然基于结构的分子对接和自由能计算(如MM/PBSA、MM/GBSA)理论上能预测结合亲和力,但白蛋白存在多个动态结合位点(如Sudlow site I/II),且构象灵活性极高,导致计算成本呈指数级增长。相比之下,基于配体的方法通过分子描述符(如2D/3D-QSAR参数)和机器学习算法,能够绕过复杂的蛋白质结构建模问题。

机器学习模型的创新应用

研究团队系统评估了随机森林(RF)、支持向量机(SVM)和深度神经网络(DNN)等算法在Kd值预测中的表现。其中,融合E

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