Ligandscout教程–布尔运算符(Boolean operator)

摘要：虚拟筛选在某些场合会很复杂：1）当单一药效团模型不足以体现靶点与药物的作用模式时，需要联用几个模型进虚拟筛选并合并结果使得虚拟筛选效率最大化；2）复杂疾病需要采用多靶点的药效团模型进行组合虚拟筛选靶点，希望筛选出能够同时命中多个靶点的先导物；3）实现活性（靶点）分离时希望选择性地命中某（几）个靶点而不命中另外的靶点（比如与hERG抑制剂代表的心脏毒性分离）。Ligandscout支持Boolean运算，通过采用AND、OR与NOT等Boolean运算让上述组合虚拟筛选变得非常简单、易用。

作者：肖高铿
电邮：info@molcalx.com

一. 传统的虚拟筛选流程

药效团是靶点与配体结合模式的抽象，一个靶点常常可以用多套不同的药效团模型来表征。比如，基于配体的药效团模型生成前对训练集做聚类分析、生成子集：每个子集可能就生成不同的药效团模型。不同的配体与同一个靶点结合，常发现显著不同的结合模式，这些不同的结合模式就需要用不同的模型来表征。因此，在虚拟筛选的时候，就有必要用这些不同的模型同时对一个靶点数据库进行虚拟筛选，只要一个化合物能够命中这多个靶点中的任意一个，那么这个化合物就有可能是该靶点的配体。有多少个药效团模型，我们就要运行多少次虚拟筛选，这是一个很繁琐的过程。

大部分的项目是多目标优化项目：我希望筛选出同时与药效团model 1、 model 2都匹配的化合物；还希望不要与代表心脏毒性的hERG模型model 3药效团匹配。实现虚拟筛选过程也是很繁琐：（1）你要先用model1进行虚拟筛选；（2）将（1）命中的化合物再用model 2进行虚拟筛选；（3）将（2）命中的化合物再用model 3进行虚拟筛选，留下model 3没命中的化合物。

所幸的是，Ligandscout支持Boolean运算符and、or与not，可以将多个模型依次筛选的过程用boolean运算符就一次可以搞定。

二. Boolean运算符

Boolean运算符包含三种运算操作：AND,OR与NOT。三者之间的关系如图1所示。
Boolean Operator

图1. Boolean运算符AND、OR与NOT

Ligandscout支持药效团模型Boolean运算，计算有多个药效团模型，比如model-1,model-2,可以使用Boolean运算符进行组合虚拟筛选，如表1所示。

表1，Ligandscout的Boolean运算符

运算符	举例	解释
AND	model-1 and model-2	model-1与 model-2需同时命中为真
OR	model-1 or model-2	model-1与model-2任意之一命中为真
NOT	model-1 and (not model-2)	model-1命中而model-2不命中为真

三. 应用场景

单一药效团模型不足以体现靶点与药物的作用模式时，需要几个模型来表示，可以使用OR运算符以使得虚拟筛选获得最佳的效果；多靶点药物虚拟筛选，需要用不同药效团模型表示不同的靶点，这些模型之间的关系应该是AND，使得一个化合物同时命中多个药效团模型；在多目标虚拟筛选中，希望化合物具有选择性的命中某（几）个靶点而不命中指定的靶点（比如hERG等心脏毒性靶点），这时可以使用NOT运算。总的来说，Boolean运算符使得Ligandscout支持复杂的多目标虚拟筛选。