Химическое сходство - Chemical similarity

Химическое сходство (или же молекулярное сходство) относится к подобию химические элементы, молекулы или же химические соединения в отношении любого структурный или функциональные качества, то есть влияние, которое химическое соединение оказывает на реакция партнеры в неорганических или биологических условиях. Биологические эффекты и, следовательно, сходство эффектов обычно количественно оцениваются с использованием биологическая активность соединения. В общих чертах, функция может быть связана с химическая активность соединений (среди прочего).

Амфетамин и Метилгексанамин сходство

Понятие химическое сходство (или же молекулярное сходство) - одно из важнейших понятий в химиоинформатика.[1][2] Он играет важную роль в современных подходах к прогнозированию свойств химических соединений, разработке химических веществ с заранее определенным набором свойств и, особенно, при проведении исследований дизайна лекарственных средств путем проверки больших баз данных, содержащих структуры доступных (или потенциально доступных) химических веществ. Эти исследования основаны на аналогичном принципе свойств Джонсона и Маджиоры, который гласит: аналогичные соединения имеют схожие свойства.[1]

Меры сходства

Химическое сходство часто описывают как обратный из мера расстояния в пространстве дескриптора. Примеры обратных мер расстояния: ядра молекул, которые измеряют структурное подобие химических соединений.[3]

Поиск сходства и виртуальный просмотр

На основе сходства[4] виртуальный просмотр (своего рода виртуальный скрининг на основе лигандов) предполагает, что все соединения в базе данных, которые похожи на запрашиваемое соединение, имеют аналогичную биологическую активность. Хотя эта гипотеза не всегда верна,[5] нередко набор извлекаемых соединений значительно обогащается активными веществами.[6] Для достижения высокой эффективности скрининга на основе сходства баз данных, содержащих миллионы соединений, молекулярные структуры обычно представлены молекулярные экраны (структурные ключи) или фиксированного или переменного размера молекулярные отпечатки пальцев. Молекулярные экраны и отпечатки пальцев могут содержать как 2D-, так и 3D-информацию. Однако в этой области преобладают 2D-отпечатки, которые представляют собой своего рода дескрипторы двоичных фрагментов. Структурные ключи на основе фрагментов, такие как ключи MDL,[7] достаточно хороши для работы с небольшими и средними химическими базами данных, тогда как обработка больших баз данных выполняется с помощью отпечатков пальцев, имеющих гораздо более высокую плотность информации. Фрагментный дневной свет,[8] BCI,[9] и UNITY 2D (Tripos[10]) отпечатки пальцев - самые известные примеры. Самый популярный мера сходства для сравнения химических структур, представленных с помощью отпечатков пальцев, является Коэффициент Танимото (или Жаккара) Т. Две структуры обычно считаются подобными, если Т > 0,85 (для отпечатков пальцев при дневном свете). Однако распространено заблуждение, что сходство Т > 0,85 отражает аналогичную биоактивность в целом («миф о 0,85»).[11]

Сеть химического сходства

Понятие химического сходства можно расширить, чтобы рассмотреть химическое сходство. теория сети, где описательные свойства сети и теория графов может применяться для анализа больших химическое пространство, оценить химическое разнообразие и спрогнозировать мишень для наркотиков. Недавно были разработаны трехмерные сети химического сходства на основе трехмерной конформации лиганда, которые могут быть использованы для идентификации лигандов перескока каркаса.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Johnson, A.M .; Маджиора, Г. М. (1990). Концепции и применения молекулярного подобия. Нью-Йорк: Джон Уилли и сыновья. ISBN  978-0-471-62175-1.
  2. ^ Н. Николова; Я. Яворска (2003). «Подходы к измерению химического сходства - обзор». QSAR и комбинаторная наука. 22 (9–10): 1006–1026. Дои:10.1002 / qsar.200330831.
  3. ^ Ралайвола, Лива; Swamidass, Sanjay J .; Хирото, Сайго; Бальди, Пьер (2005). «Ядра графа для химической информатики». Нейронные сети. 18 (8): 1093–1110. Дои:10.1016 / j.neunet.2005.07.009. PMID  16157471.
  4. ^ Rahman, S.A .; Bashton, M .; Холлидей, Г. Л .; Schrader, R .; Торнтон, Дж. М. (2009). "Набор инструментов для обнаружения подграфов малых молекул (SMSD)". Журнал химинформатики. 1 (12): 12. Дои:10.1186/1758-2946-1-12. ЧВК  2820491. PMID  20298518.
  5. ^ Кубинский, Х. (1998). «Сходство и несходство: взгляд фармацевта». Перспективы открытия и дизайна лекарств. 9–11: 225–252. Дои:10.1023 / А: 1027221424359.
  6. ^ Martin, Y.C .; Kofron, J. L .; Трафаген, Л. М. (2002). «Имеют ли структурно похожие молекулы аналогичную биологическую активность?». J. Med. Chem. 45 (19): 4350–4358. Дои:10.1021 / jm020155c. PMID  12213076.
  7. ^ Durant, J. L .; Leland, B.A .; Генри, Д. Р .; Норс, Дж. Г. (2002). «Повторная оптимизация ключей MDL для использования в открытии лекарств». J. Chem. Инф. Comput. Sci. 42 (6): 1273–1280. Дои:10.1021 / ci010132r. PMID  12444722.
  8. ^ "Daylight Chemical Information Systems Inc".
  9. ^ "Барнард Кемикал Инфо Лтд.". Архивировано из оригинал на 2008-10-11.
  10. ^ "Tripos Inc".
  11. ^ Maggiora, G .; Vogt, M .; Stumpfe, D .; Баджорат, Дж. (2014). «Молекулярное сходство в медицинской химии». J. Med. Chem. 57 (8): 3186–3204. Дои:10.1021 / jm401411z. PMID  24151987.

внешняя ссылка

  • Бендер, Андреас; Глен, Роберт С. (2004). «Молекулярное подобие: ключевой метод молекулярной информатики». Органическая и биомолекулярная химия. Королевское химическое общество (RSC). 2 (22): 3204–18. Дои:10.1039 / b409813g. ISSN  1477-0520. PMID  15534697.CS1 maint: ref = harv (связь)
  • Детектор подграфов малых молекул (SMSD) - программная библиотека на основе Java для вычисления максимального общего подграфа (MCS) между небольшими молекулами. Это позволяет нам находить сходство / расстояние между молекулами. MCS также используется для скрининга соединений, подобных лекарствам, путем попадания в молекулы, которые имеют общий подграф (подструктуру).
  • Сходство на основе ядра для кластеризации, регрессии и моделирования QSAR
  • Брут - инструмент анализа подобия на основе полей молекулярных взаимодействий.