Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Вид на химическое пространство PubChem ; проекция свойств 42-мерных молекулярных квантовых чисел (MQN) соединений в PubChem (5 виртуально созданных библиотек соединений) с использованием PCA . Цветовая кодировка соответствует доле кольцевых атомов в молекулах (синий 0, красный 1). [1]

Химическое пространство - это концепция в хеминформатике, относящаяся к пространству свойств, охватываемому всеми возможными молекулами и химическими соединениями, придерживающимися заданного набора принципов построения и граничных условий. Он содержит миллионы соединений, которые легко доступны и доступны исследователям. Это библиотека, используемая в методе молекулярного докинга . [2]

Теоретические пространства [ править ]

Химическое пространство, часто упоминаемое в хеминформатике, - это пространство потенциальных фармакологически активных молекул. Его размер оценивается примерно в 10 60 молекул. Не существует строгих методов определения точных размеров этого пространства. Однако в предположениях [3], используемых для оценки количества потенциально фармакологически активных молекул, используются правила Липинского , в частности предел молекулярной массы 500. Оценка также ограничивает используемые химические элементы, такие как углерод, водород, кислород, азот и Сера. Кроме того, он предполагает, что максимум 30 атомов остается ниже 500 Дальтон , допускает разветвление и максимум 4 кольца.и составляет 10 63 . Это число часто неверно цитируется в последующих публикациях как предполагаемый размер всего пространства органической химии [4], который был бы намного больше, если бы он включал галогены и другие элементы. В дополнение к подобному лекарству пространству и свинцовому пространству, которые частично определяются правилом пяти Липински, концепция известного лекарственного пространства (KDS), которое определяется молекулярными дескрипторами продаваемых на рынке лекарств, также имеет был введен. [5] [6] [7] KDS можно использовать, чтобы помочь предсказать границы химических пространств для разработки лекарств, сравнивая структуру молекул, которые подвергаются конструированию и синтезу, с параметрами молекулярного дескриптора, которые определены KDS.

Эмпирические пространства [ править ]

По состоянию на июль 2009 года в Химической службе рефератов было зарегистрировано 49 037 297 органических и неорганических веществ , что указывает на то, что о них сообщалось в научной литературе . [8] Химические библиотеки, используемые для лабораторного скрининга соединений с желаемыми свойствами, являются примерами реальных химических библиотек небольшого размера (от нескольких сотен до сотен тысяч молекул).

Поколение [ править ]

Систематическое изучение химического пространства можно путем создания в Silico баз данных виртуальных молекул , [9] , которые могут быть визуализированы путем проецирования многомерного пространства свойств молекул в более низких измерениях. [10] [11] Создание химических пространств может включать в себя создание стехиометрических комбинаций электронов и атомных ядер, чтобы получить все возможные изомеры топологии для данных принципов построения. В хеминформатике, программное обеспечение, называемое генераторами структуры, используется для генерации набора всей химической структуры, придерживающейся заданных граничных условий. Генераторы конституциональных изомеров, например, могут генерировать все возможные конституционные изомеры данной молекулярной валовой формулы.

В реальном мире химические реакции позволяют нам перемещаться в химическом пространстве. Сопоставление химического пространства и молекулярных свойств часто не является уникальным, а это означает, что могут быть очень разные молекулы, проявляющие очень похожие свойства. Дизайн материалов и открытие лекарств связаны с исследованием химического пространства.

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Reymond, J.-L .; Авале, М. (2012). «Изучение химического пространства для открытия лекарств с использованием базы данных химической вселенной» . ACS Chem. Neurosci . 3 (9): 649–657. DOI : 10.1021 / cn3000422 . PMC  3447393 . PMID  23019491 .
  2. ^ Рудлинг, Аксель; Густафссон, Роберт; Альмлоф, Ингрид; Хоман, Эверт; Скоби, Мартин; Варпмен Берглунд, Ульрика; Хелледей, Томас; Стенмарк, Пол; Карлссон, Йенс (12.10.2017). "Открытие и оптимизация ингибиторов ферментов на основе фрагментов путем стыковки коммерческого химического пространства". Журнал медицинской химии . 60 (19): 8160–8169. DOI : 10.1021 / acs.jmedchem.7b01006 . ISSN 1520-4804 . PMID 28929756 .  
  3. ^ Bohacek, R .S .; К. МакМартин; WC Guida (1999). «Искусство и практика структурного дизайна лекарств: перспектива молекулярного моделирования». Обзоры медицинских исследований . 16 (1): 3–50. DOI : 10.1002 / (SICI) 1098-1128 (199601) 16: 1 <3 :: AID-MED1> 3.0.CO; 2-6 . PMID 8788213 . 
  4. ^ Киркпатрик, P .; К. Эллис (2004). «Химический космос» . Природа . 432 (7019): 823–865. Bibcode : 2004Natur.432..823K . DOI : 10.1038 / 432823a .
  5. ^ Мирза, А .; Desai, R .; Рейниссон, Дж. (2009). «Известное пространство наркотиков как метрика при исследовании границ химического пространства, подобного наркотикам». Евро. J. Med. Chem . 44 (12): 5006–5011. DOI : 10.1016 / j.ejmech.2009.08.014 . PMID 19782440 . CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  6. ^ Bade, R .; Чан, ВЧ; Рейниссон, Дж. (2010). «Характеристики известного лекарственного мира. Натуральные продукты, их производные и синтетические наркотики». Евро. J. Med. Chem . 45 (12): 5646–5652. DOI : 10.1016 / j.ejmech.2010.09.018 . PMID 20888084 . CS1 maint: uses authors parameter (link)
  7. ^ Матушек, AM; Рейниссон, Дж. (2016). «Определение известного пространства лекарств с помощью DFT». Мол. Информ . 35 (2): 46–53. DOI : 10.1002 / minf.201500105 . PMID 27491789 . CS1 maint: uses authors parameter (link)
  8. ^ http://www.cas.org/cgi-bin/cas/regreport.pl [ постоянная мертвая ссылка ]
  9. ^ Л. Руддигкейт; Р. ван Дерсен; LC Blum; Ж.-Л. Реймонд (2012). «Перечисление 166 миллиардов органических малых молекул в базе данных химической вселенной GDB-17» . J. Chem. Инф. Модель . 52 (11): 2864–2875. DOI : 10.1021 / ci300415d . PMID 23088335 . 
  10. ^ М. Авале; Р. ван Дерсен; Дж. Л. Реймонд (2013). «MQN-Mapplet: Визуализация химического пространства с интерактивными картами от DrugBank, ChEMBL, PubChem, GDB-11 и GDB-13» . J. Chem. Инф. Модель . 53 (2): 509–18. DOI : 10.1021 / ci300513m . PMID 23297797 . 
  11. ^ Л. Руддигкейт; LC Blum; Ж.-Л. Реймонд (2013). «Визуализация и виртуальный просмотр базы данных химической вселенной GDB-17». J. Chem. Инф. Модель . 53 (1): 56–65. DOI : 10.1021 / ci300535x . PMID 23259841 . S2CID 18531792 .