stringtranslate.com

Хеминформатика

Хеминформатика (также известная как хемоинформатика ) относится к использованию теории физической химии с компьютерными и информационными методами — так называемыми методами « in silico » — в применении к ряду описательных и предписывающих задач в области химии , в том числе в ее приложениях. к биологии и связанным с ней молекулярным областям . Такие методы in silico используются, например, фармацевтическими компаниями и в академических кругах, чтобы помочь и информировать процесс открытия лекарств , например, при разработке четко определенных комбинаторных библиотек синтетических соединений или для помощи в разработке лекарств на основе структуры. дизайн . Эти методы также могут использоваться в химической и смежных отраслях, а также в таких областях, как наука об окружающей среде и фармакология , где задействованы или изучаются химические процессы. [1]

История

Хеминформатика была активной областью в различных формах с 1970-х годов и ранее, с деятельностью в академических отделах и коммерческих фармацевтических отделах исследований и разработок. [2] [ нужна страница ] [ нужна ссылка ] Термин «хемоинформатика» был определен в его применении к открытию лекарств Ф. К. Брауном в 1998 году: [3]

Хемоинформатика – это объединение этих информационных ресурсов для преобразования данных в информацию, а информации в знания с целью более быстрого принятия более эффективных решений в области идентификации и оптимизации лекарственных средств.

С тех пор использовались оба термина, хемоинформатика и хемоинформатика, хотя с лексикографической точки зрения хемоинформатика, по - видимому , используется чаще, [ когда? ] [4] [5] несмотря на то, что ученые в Европе заявили о выборе варианта хемоинформатики в 2006 году. [6] В 2009 году трансатлантические исполнительные редакторы основали известный журнал Springer в этой области под названием « Журнал хеминформатики» . [7]

Фон

Хеминформатика объединяет научные области химии, информатики и информатики, например, в области топологии , теории химических графов , поиска информации и интеллектуального анализа данных в химическом пространстве . [8] [ необходима страница ] [9] [ необходима страница ] [10] [11] [ необходима страница ] Хеминформатика также может применяться для анализа данных в различных отраслях промышленности, таких как бумажная и целлюлозно-бумажная , красильная и других смежных отраслях. [12]

Приложения

Хранение и поиск

Основным применением хемоинформатики является хранение, индексирование и поиск информации, касающейся химических соединений. [ по мнению кого? ] [ нужна цитация ] Эффективный поиск такой хранимой информации включает в себя темы, которые рассматриваются в области информатики, такие как интеллектуальный анализ данных, поиск информации, извлечение информации и машинное обучение . [ нужна ссылка ] Связанные темы исследований включают: [ нужна ссылка ]

Форматы файлов

Для представления химических структур in silico используются специализированные форматы, такие как упрощенные спецификации ввода строки молекулярного ввода (SMILES) [13] или язык химической разметки на основе XML . [14] Эти представления часто используются для хранения в больших химических базах данных . [ нужна цитата ] В то время как некоторые форматы подходят для визуальных представлений в двух или трех измерениях, другие больше подходят для изучения физических взаимодействий, моделирования и исследований стыковки. [ нужна цитата ]

Виртуальные библиотеки

Химические данные могут относиться к реальным или виртуальным молекулам. Виртуальные библиотеки соединений могут быть созданы различными способами для исследования химического пространства и выдвижения гипотез о новых соединениях с желаемыми свойствами. Виртуальные библиотеки классов соединений (лекарства, натуральные продукты, синтетические продукты, ориентированные на разнообразие) были недавно созданы с использованием алгоритма FOG (оптимизированный по фрагментам рост). [15] Это было сделано с помощью хеминформатических инструментов для обучения вероятностей перехода цепи Маркова на аутентичных классах соединений, а затем с использованием цепи Маркова для создания новых соединений, которые были похожи на обучающую базу данных.

Виртуальный показ

В отличие от высокопроизводительного скрининга , виртуальный скрининг включает в себя компьютерный скрининг в библиотеках соединений silico с помощью различных методов, таких как стыковка , для идентификации членов, которые могут обладать желаемыми свойствами, такими как биологическая активность в отношении заданной мишени. В некоторых случаях при разработке библиотеки используется комбинаторная химия для повышения эффективности освоения химического пространства. Чаще всего проверяют разнообразную библиотеку малых молекул или натуральных продуктов .

Количественная связь структура-активность (QSAR)

Это расчет значений количественной зависимости структура-активность и количественной зависимости структура-свойство , используемый для прогнозирования активности соединений на основе их структур. В этом контексте существует также сильная связь с хемометрикой . Химические экспертные системы также актуальны, поскольку они представляют часть химических знаний в виде представления in silico . Существует относительно новая концепция анализа согласованных молекулярных пар или MMPA на основе прогнозирования, которая сочетается с моделью QSAR для выявления скачка активности. [16]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Томас Энгель (2006). «Базовый обзор хемоинформатики». Дж. Хим. Инф. Модель . 46 (6): 2267–77. дои : 10.1021/ci600234z. ПМИД  17125169.
  2. ^ Martin, Yvonne Connolly (1978). Quantitative Drug Design: A Critical Introduction. Medicinal Research series. Vol. 8 (1st ed.). New York, NY: Marcel Dekker. ISBN 9780824765743.
  3. ^ F.K. Brown (1998). "Ch. 35. Chemoinformatics: What is it and How does it Impact Drug Discovery". Annual Reports in Medicinal Chemistry. Vol. 33. pp. 375–384. doi:10.1016/S0065-7743(08)61100-8. ISBN 9780120405336.;[page needed] see also Brown, Frank (2005). "Chemoinformatics–A Ten Year Update". Current Opinion in Drug Discovery & Development. 8 (3): 296–302.
  4. ^ "Cheminformatics or Chemoinformatics ?". Archived from the original on 2017-06-21. Retrieved 2006-03-31.
  5. ^ "Biopharmaceutical glossary Tips & FAQs".
  6. ^ http://infochim.u-strasbg.fr/chemoinformatics/Obernai%20Declaration.pdf Archived 2016-03-03 at the Wayback Machine [bare URL PDF]
  7. ^ Willighagen, Egon. "Open Access Journal of Cheminformatics now live! « SteinBlog". Retrieved 2022-06-20.
  8. ^ Gasteiger J.; Engel T., eds. (2004). Chemoinformatics: A Textbook. New York, NY: Wiley. ISBN 3527306811.
  9. ^ Leach, A.R.; Gillet, V.J. (2003). An Introduction to Chemoinformatics. Berlin, DE: Springer. ISBN 1402013477.
  10. ^ Varnek, A.; Baskin, I. (2011). "Chemoinformatics as a Theoretical Chemistry Discipline". Molecular Informatics. 30 (1): 20–32. doi:10.1002/minf.201000100. PMID 27467875. S2CID 21604072.
  11. ^ Bunin, B.A.; Siesel, B.; Morales, G.; Bajorath J. (2006). Chemoinformatics: Theory, Practice, & Products. New York, NY: Springer. ISBN 9781402050008.
  12. ^ Williams, Tova; University, North Carolina State. "Cheminformatics approaches to creating new hair dyes". phys.org. Retrieved 2022-06-20.
  13. ^ Weininger, David (1988). "SMILES, a Chemical Language and Information System: 1: Introduction to Methodology and Encoding Rules". Journal of Chemical Information and Modeling. 28 (1): 31–36. doi:10.1021/ci00057a005. S2CID 5445756.
  14. ^ Murray-Rust, Peter; Rzepa, Henry S. (1999). "Chemical Markup, XML, and the Worldwide Web. 1. Basic Principles". Journal of Chemical Information and Computer Sciences. 39 (6): 928–942. doi:10.1021/ci990052b.
  15. ^ Kutchukian, Peter; Lou, David; Shakhnovich, Eugene (2009). "FOG: Fragment Optimized Growth Algorithm for the de Novo Generation of Molecules occupying Druglike Chemical". Journal of Chemical Information and Modeling. 49 (7): 1630–1642. doi:10.1021/ci9000458. PMID 19527020.
  16. ^ Sushko, Yurii; Novotarskyi, Sergii; Körner, Robert; Vogt, Joachim; Abdelaziz, Ahmed; Tetko, Igor V. (2014). "Prediction-driven matched molecular pairs to interpret QSARs and aid the molecular optimization process". Journal of Cheminformatics. 6 (1): 48. doi:10.1186/s13321-014-0048-0. PMC 4272757. PMID 25544551.

Further reading

External links