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生命學院張強鋒研究組利用虛擬現實技術開發生物大分子結構在線集成式分析平臺

2020-08-19 09:49:05

2020年8月3日,清華大學生命科學學院張強鋒課題組在《Bioinformatics》期刊在線發表題為“VRmol:一個大分子結構的集成式在線分析虛擬現實系統”(VRmol: an Integrative Web-Based Virtual Reality System to Explore Macromolecular Structure)的文章。該工作基于虛擬現實技術,開發出了一種全新的、沉浸式的結構可視化和分析的集成式在線分析系統——VRmol。

VRmol系統中虛擬現實場景

結構生物學研究高度依賴于生物分子結構的可視化。該工作將生物大分子和藥物分子結構構建在三維虛擬空間中,通過在線實時進行分子結構的建模和渲染,為研發人員提供沉浸式逼真體驗,并實現功能豐富的結構分析操作,如旋轉平移、片段選取、殘基替換、距離角度計算等。并且,VRmol系統連接了大量結構生物學數據庫,包括基因組數據庫、疾病突變數據庫(如TCGA,CCLE,ExAC和dbSNP等)以及小分子藥物數據庫(如DrugBank)。通過將基因組和疾病相關信息自動映射到三維分子結構上,VRmol能夠有效地幫助和拓展分子結構和功能相關研究。另外,VRmol還集成了第三方工具,通過對接預測小分子在靶向蛋白上的結合位點,從而為藥物研發或優化提供了一種探索性平臺。

圖注: A. VRmol系統界面;B. 疾病相關的突變信息在結構上的直觀標記;

 C. 搜尋藥物小分子在靶向蛋白上的最優結合位點。

2016級生命學院博士生徐魁和劉楠博士為本文的共同第一作者,2019級計算機系博士生徐靜樂、生命學院博士生郭春龍、趙玲云博士參與了該工作。張強鋒研究員為本文通訊作者。本項目得到了王宏偉教授的指導和北京市結構生物學高精尖創新中心的支持。

    VRmol網址為: https://VRmol.net,使用常用的瀏覽器(如Microsoft Edge 或者Google Chrome)和VR設備(Windows Mixed Reality,HTC VIVE或Oculus Rift)即可在線完成虛擬現實體驗,具體配置和使用指南請見https://VRmol.net/docs。原文鏈接:https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btaa696。

 

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