劍橋晶體數據中心(CCDC, Cambridge Crystallographic Data Centre)源於劍橋大學Olga Kennard博士領導的晶體學組織的活動。自1965年起就從事晶體數據的收集、整理與計算機化工作，該中心發展的劍橋結構資料庫系統CSDS (The Cambridge Structural Database System，簡寫為CSDS)是基於X光和中子衍射實驗唯一的小分子及金屬有機分子晶體的結構資料庫。
基本介紹
- 中文名：劍橋晶體資料庫中心
- 外文名：The Cambridge Crystallographic Data Centre
- 簡稱：CCDC
- 地址：英國劍橋大學
中心簡介
劍橋結構資料庫系統（CSDS）已經在世界上幾乎每一個化學部門都被使用。在大中華區，已有超過50家科研單位訂購（包括中國科學院圖書館、中國科學院上海藥物所、北京化工大學圖書館、南開大學圖書館、南方科技大學圖書館、南京大學圖書館、廈門大學圖書館、中山大學圖書館、汕頭大學圖書館、內蒙古大學圖書館等等），該資料庫體現了極高的科研價值。
下面對CSDS資料庫系統提供什麼信息、套用範圍、如何使用做下說明：
多年來，CSDS一直保持不間斷更新（每年增加超過50,000個結構信息），同時完善已有的結構信息。隨著網頁的定期更新和訪問最新出版的結構信息，訂戶可以掌握最新的研究信息（如圖1所示）。劍橋結構資料庫含有875,000多有機及金屬有機化合物的X射線和中子射線衍射的分析數據；其獨特的3D結構已經成為世界上眾多科學家必不可少的資源。
圖1
圖1顯示自1972年以來，CSD的增長情況。紅色柱狀表示每年增加的結構量。
劍橋結構資料庫中的每一條信息都包括：
- 三維結構數據：原子坐標、晶胞參數、空間群、結構精密度指標、溫度與壓力條件、 無序分布細節
- 二維結構圖：原子和鍵的性質與關聯
- 化學式和化合物名稱，多肽化合物的胺基酸序列
- 完整的文獻資料，其中部分直接與電子版文獻連線
- 交叉引用立體異構體及有關重新解釋和確認的詳情
- 其它已發表的與該分子有關的信息：化合物來源、結晶條件、結對構型的確定實驗、 多晶型現象（同質多像）及生物活性
套用範圍：
- 搜尋、顯示晶體結構
- 分析分子參數
- 研究構象取向
- 搜尋藥效團模型
- 檢測分子內和分子間相互作用
- 快捷地提取與分析分子的幾何結構
- 預測分子間相互作用
- 確認特定官能團間相互作用的模式
- 檢索相似的晶胞堆積特性
- 計算晶胞堆積相似度等
劍橋資料庫系統由以下八個功能模組構成：
ConQuest：是從劍橋結構資料庫搜尋和提取結構信息的基礎軟體，該程式提供在資料庫中全方位的文字、數字查詢及高級搜尋功能。★Classroom Conquest：為幫助群體教學活動所設計的，擁有ConQuest所有功能，用戶可以根據需要無限量安裝Classroom Conquest。(參見圖2和圖3)
用戶使用ConQuest還可以做到：
1. 繪製化學子結構的直觀線框圖，定義幾何參數；
2. 導出系統結構，直接進入Mercury連結；
3. 管理熱點結構，整合搜尋結果
4. 進行CSD批量搜尋
圖2：ConQuest繪圖視窗
圖3：瀏覽熱點結構的同時進行搜尋功能
Mercury：提供了一整套豐富的軟體工具，能夠顯示及比較 3D晶體與分子結構，從而探索分子網路與晶胞堆積。利用該模組，可以完成計算顯示幾何參數，顯示晶體切面，顯示立體視圖及空間群對稱元素，模擬多晶衍射圖等項任務（參見圖4）。
圖4
圖4： Ethyl 2-amino-oxazole-5-carboxylate 的BFDH理論晶體結構展示(BOQROO)。
PreQuest：可以方便用戶構建自己專用的晶體結構資料庫，之後可以使用ConQuest單獨搜尋或者與CSD結合進行搜尋。該模組可以識別眾多的數據輸入格式，同時可根據三位晶體結構自動顯示二維化學結構圖、進行二維化學結構圖的編輯功能以及顯示、驗證和編輯三維結構數據。
Mogul：只需點擊一下，即可迅速從CSD中幾百萬個各類化學鍵長、鍵角和非環扭轉角數據中提取信息，以便快捷地顯示分子的幾何結構。套用範圍包括驗證新的晶體結構，發現非同尋常的幾何特性，查證通過計算而得到的構象（如，過濾篩選蛋白質-配體嵌合模擬的結果，以便去除不可能的配體構象），以及建立配體庫用於蛋白質晶體結構的精確調整（圖5）。
圖5
圖5：轉氨酶結構中應變配體幾何的識別(1ajs)。
IsoStar：可提供對收集在CSD和PDB實驗數據中的非鍵相互作用的幾何參數信息的快速訪問。對於一個中央基團(A)和一個接觸基團(B)之間的相互作用，IsoStar可通過疊加基團A的單體，以三維散點分布圖的形式顯示出B在A周圍的分布。通過3D散點圖可以查看收集在CSD中數萬種，和在PDB中近萬種種化學功能基團對。散點圖的等值線可表徵結合熱點，以及任意指定的某種接觸出現的可能性（參見圖6）。
圖6
圖6：苯基官能團周圍羰基官能團波形相互作用-密度分布圖，紅色部分地區是羰基O原子最喜歡的區域。
WebCSD：是劍橋結構資料庫的線上入口網站。
WebCSD使用戶能夠方便快捷地訪問劍橋晶體資料庫的結構知識寶庫。WebCSD用戶還能儘快訪問最新發表的結構（參見圖7）。
圖7
圖7：WebCSD 界面顯示的咖啡因的3D結構及其相關的化學信息（參考編碼CAFINE）
圖8
圖9
enCIFer：安全檢查和編輯晶體學信息檔案(CIFs)（參見圖8和圖9）。
用戶使用enCIFer可做到：
1. 識別和改正語法/格式錯誤；
2. 安全編輯晶體學檔案信息（單數據或者數組）；
3. 通過兩個數據錄入導向補充晶體學信息檔案，一個導向用於出版細節，另一個導向用於化學、物理和晶體學性能。
4. 從CIF字典裡面選擇一項內容並通過用戶版強制性數據列表核對；
5. 實現CIF結構視圖，包括位移橢球。（圖8：enCIFer界面圖像，顯示標黃色的語法問題；模擬圖像。 圖9：視圖）
CSD Python API：構建和整合詳細的搜尋和分析功能，生成量身定製的工作流。
CSD Python API（套用軟體程式界面）允許用戶以編程的方式使用多種CSD系統功能。用戶可以隨時創建或從 CSD Python API用戶論壇下載CSD生成的分析和工作流，按需剪裁併發表在Mercury個人選單上，實現專業效果視圖和通信。用戶可以使用CSD Python API控制複雜的分析過程，包括自動工作流，並整合日常工作流；還可以和全球的用戶公社中分享信息並從CSD Python API分享信息中受益（參見圖10）。
圖10：套用軟體程式界面
