面临的挑战：FEP+的规模化应用
FEP+（自由能微扰）是相对结合亲和力预测的行业标准。然而，高保真初始配体结合构象（pose）这一严苛要求，长期以来严重限制了计算通量，推高了成本。
传统FEP+构象准备工作受到三重因素的制约：
1. 耗时且资源密集：FEP+的计算性能高度依赖输入构象，要搭建一套稳健的方案，需要反复测试、对比多种对接与叠合算法（例如MCS叠合、Glide）的输出结果。该流程通常需要专职人员耗费数天。
2. 空间位阻冲突难题：FEP属于全原子分子动力学模拟方法，一般可在初始平衡阶段消除轻微的蛋白-配体空间冲突。但较严重的冲突（例如链穿过环）无法消除，必须在初始构象中就予以规避。常规的构象生成方法要么不具备冲突感知能力（例如配体叠合可以实现完美的母核叠合，但存在严重空间冲突），要么对冲突过于敏感（例如对接为了避开冲突，生成的配体构象母核叠合不足，造成原子映射相对于FEP参考结构不理想，难以支撑稳健的模拟）。
3. 体系复杂度高：传统的多算法策略需要管理复杂的外部软件依赖关系与方案。
FEP+ Pose Builder：自动化的、可直接用于FEP计算的方案生成工具
FEP+ Pose Builder是经过方法学改进的集成化功能模块，可显著提升FEP+工作流的易用性、用户友好性与产出效率。它通过一套自动化的四阶段方案（如下图），将二维或三维配体输入转化为可直接用于FEP计算的结合构象。
图注：FEP+ Pose Builder的工作流
1. 准备配体：通过Ligprep与Ligfilter完成配体准备与过滤，生成最优配体状态。
2. 确定参考配体：依据用户输入的信息或二维/三维结构相似度，筛选最优参考配体。
3. 叠合配体：FEP+ Pose Builder根据用户输入及配体类型，自动选用合适的配体叠合方法，包括母核叠合、约束构象生成以及高级R基团叠合。
4. 消除空间冲突：FEP+ Pose Builder检测叠合后配体与受体之间的空间位阻冲突，并区分可耐受的近距离接触冲突与无法消除的冲突。针对严重空间冲突，程序会固定叠合的母核原子，在此前提下生成最多1000个构象，最终返回不良冲突最少的构象。
性能与可量化的价值
科学家采用一篇文献提供的数据集（Wang, Lingle, et al.），对FEP+ Pose Builder生成的结合构象质量进行了基准测试。如下图所示，FEP+ Pose Builder输出的构象与建模专家人工整理得到的构象相似，且FEP+ Pose Builder所需时间极短。（构象相似度定义为：分子与其FEP参考配体重叠的百分比，加上剩余原子的形状相似度，两项数值之和。）
图注：人工构建构象与FEP+ Pose Builder生成构象之间的平均构象相似度对比
科学家还基于两篇文献的数据集，评估了FEP+ Pose Builder输出构象用于FEP+模拟的性能。如下图所示，在FEP+模拟中，FEP+ Pose Builder生成的构象，其性能与人工整理的构象相近。
图注：FEP+任务统计表（选取了9个靶点子集进行FEP+计算）
优势总结
媲美专家的准确度：FEP+ Pose Builder生成的构象与专家整理的构象相近，得到的FEP+计算准确度相当。
省时降本：FEP+ Pose Builder可自动生成适用于FEP+的方案，所需的全职人力投入极少。
高可扩展性：FEP+ Pose Builder工作流可大规模扩展，适用于苗头化合物到先导化合物项目，以及先导化合物优化项目。
结语
FEP+ Pose Builder是一项重要的方法学强化，解决了FEP+落地应用中的主要瓶颈——结构输入准备。它可实现全自动、高质量且能够识别空间冲突的配体叠合，从而提升FEP+的易用性、研发效率与成本效益。它将可靠的FEP可用输入文件的构建流程标准化，使计算科学家能够充分利用FEP+开展规模化的分子创新研究。
推荐阅读
Schrödinger FEP+精准预测蛋白质结合能，指导生物制剂研发
参考资料
1. FEP+ Pose Builder — maximizing utility and productivity in FEP simulations, www.schrodinger.com
2. Wang, Lingle, et al. "Accurate and reliable prediction of relative ligand binding potency in prospective drug discovery by way of a modern free-energy calculation protocol and force field." Journal of the American Chemical Society 137.7 (2015): 2695-2703.
3. Ross, Gregory A., et al. "The maximal and current accuracy of rigorous protein-ligand binding free energy calculations." Communications Chemistry 6.1 (2023): 222.
