Real-Time Shape Similarity for Virtual Screening, Lead Hopping & Shape Clustering

 

Embora o ROCS seja uma ferramenta rápida para a pontuação baseada em formas, capaz de processar até 100 moléculas por CPU por segundo, existem algumas tarefas importantes que não podem ser resolvidas nessa velocidade, incluindo a pesquisa em bibliotecas virtuais de bilhões de compostos ou o agrupamento de milhões de moléculas por forma. . Também nessa velocidade, a semelhança da forma não é uma tarefa interativa. Para habilitar essas duas novas aplicações, nossa tecnologia de similaridade de formas, portamos recentemente o ROCS para a GPU; Essa ferramenta é chamada FastROCS. O impacto da aplicação da tecnologia GPU para moldar a pesquisa é imediatamente aparente na Figura 1; o aumento de velocidade na passagem da CPU para a GPU é superior a 3 ordens de magnitude. A capacidade das unidades de GPU de commodities continua a melhorar, com a velocidade aumentando mais de 400% entre 2011 e 2016, e prevê-se que essa taxa de melhoria continue por algum tempo, resultando no FastROCS se tornando proporcionalmente ainda mais rápido que a versão tradicional da CPU.

O FastROCS agora realiza pesquisas de formas em velocidades até agora realizadas apenas por métodos 2D mais aproximados, como impressões digitais, permitindo que cálculos de similaridade de formas fisicamente mais realistas sejam realizados em grandes bancos de dados de milhões de moléculas em tempo interativo (10 segundos ou menos).

 

Recursos

  • Processa milhões de conformações por segundo
  • Retorna sobreposições com base na qualidade da correspondência da forma 3D na consulta
  • As sobreposições são intuitivas e visualmente informativas quando visualizadas em visualizadores padrão (por exemplo, VIDA)
  • Disponível como um serviço da Web baseado em XML-RPC
  • Os trabalhos podem ser lançados e os resultados subsequentes visualizados diretamente no VIDA
  • Relata medidas rigorosas de Tanimoto entre formas

Figura 1: Aceleração da busca de formas na GPU.

Figura 2 (abaixo): Uma ilustração recente do poder de ativação do FastROCS vem da Boehringer-Ingelheim (BI) e de seu banco de dados de química virtual proprietário de cerca de 1 * 10 ^ 9 moléculas, BICLAIM. O BI usou o ROCS para pesquisar o BICLAIM por algum tempo, com sucesso significativo.1 No entanto, as pesquisas são intensivas em recursos (exigindo mais de 11 anos de CPU, ou cerca de 2 dias em um cluster de 2000 para serem concluídas), exigindo um investimento substancial em hardware para garantir que as pesquisas sejam concluídas em um tempo razoável. A realização das mesmas pesquisas com o FastROCS requer apenas cerca de 5 dias da GPU (consulte a Figura 2), permitindo que sejam executadas em uma única máquina de 4 GPU em um único dia.

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