Химическое сходство

Химическое сходство (или молекулярное сходство ) относится к сходству химических элементов , молекул или химических соединений по структурным или функциональным качествам, то есть к влиянию, которое химическое соединение оказывает на партнеров по реакции в неорганических или биологических условиях. Биологические эффекты и, следовательно, сходство эффектов обычно оценивают количественно с использованием биологической активности соединения. В общих чертах функция может быть связана с химической активностью соединений (среди прочих).

Понятие химического сходства (или молекулярного сходства ) — одно из важнейших понятий хемоинформатики . ^[1]^[2] Он играет важную роль в современных подходах к прогнозированию свойств химических соединений, разработке химических веществ с заранее заданным набором свойств и, особенно, в проведении исследований по разработке лекарств путем скрининга больших баз данных, содержащих структуры доступных (или потенциально доступных) химических веществ. Эти исследования основаны на принципе сходства свойств Джонсона и Маджоры, который гласит: подобные соединения обладают схожими свойствами . ^[1]

Меры сходства

Химическое сходство часто описывается как обратная мера расстояния в пространстве дескрипторов. Примерами обратных мер расстояния являются ядра молекул , которые измеряют структурное сходство химических соединений. ^[3]

Поиск сходства и виртуальный скрининг

Основанный на сходстве ^[4] виртуальный скрининг (разновидность виртуального скрининга на основе лигандов) предполагает, что все соединения в базе данных, похожие на запрашиваемое соединение, обладают одинаковой биологической активностью. Хотя эта гипотеза не всегда верна, ^[5] нередко набор полученных соединений значительно обогащается активными веществами. ^[6] Для достижения высокой эффективности скрининга на основе сходства баз данных, содержащих миллионы соединений, молекулярные структуры обычно представляются с помощью молекулярных экранов фиксированного или переменного размера (структурных ключей) или молекулярных отпечатков . Молекулярные экраны и отпечатки пальцев могут содержать как 2D-, так и 3D-информацию. Однако в этой области доминируют 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 химическими базами данных малого и среднего размера, тогда как обработка больших баз данных выполняется с использованием отпечатков пальцев, имеющих гораздо более высокую плотность информации. Дневной свет на основе фрагментов, ^[8] БКИ, ^[9] и UNITY 2D (Трипос ^[10]) отпечатки пальцев являются наиболее известными примерами. Наиболее популярной мерой сходства для сравнения химических структур, представленных с помощью отпечатков пальцев, является Танимото (или Жаккара) T. коэффициент Две структуры обычно считаются схожими, если T > 0,85 (для отпечатков дневного света). Однако распространено заблуждение, что сходство T > 0,85 отражает схожую биологическую активность в целом («миф о 0,85»). ^[11]

Сеть химического сходства

Понятие химического сходства можно расширить, включив в него теорию сети химического сходства , в которой описательные свойства сети и теорию графов можно применять для анализа большого химического пространства , оценки химического разнообразия и прогнозирования мишени лекарства . Недавно также были разработаны трехмерные сети химического сходства, основанные на трехмерной конформации лигандов, которые можно использовать для идентификации прыжковых лигандов каркаса.

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Джонсон, AM; Маджора, генеральный менеджер (1990). Концепции и приложения молекулярного подобия . Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-62175-1 .
^ 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 .
^ Ралайвола, Лива; Свамидасс, Санджай Дж.; Хирото, Сайго; Балди, Питер (2005). «Ядра графов для химической информатики». Нейронные сети . 18 (8): 1093–1110. дои : 10.1016/j.neunet.2005.07.009 . ПМИД 16157471 .
^ Рахман, SA; Баштон, М.; Холлидей, GL; Шредер, Р.; Торнтон, Дж. М. (2009). «Набор инструментов для детектора подграфов малых молекул (SMSD)» . Журнал хеминформатики . 1 (12): 12. дои : 10.1186/1758-2946-1-12 . ПМК 2820491 . ПМИД 20298518 .
^ Кубиньи, Х. (1998). «Сходство и несходство: взгляд медицинского химика». Перспективы открытия и разработки лекарств . 9–11 : 225–252. дои : 10.1023/A:1027221424359 .
^ Мартин, ЮК; Кофрон, Дж.Л.; Трафаген, LM (2002). «Обладают ли структурно схожие молекулы схожей биологической активностью?». Дж. Мед. хим. 45 (19): 4350–4358. дои : 10.1021/jm020155c . ПМИД 12213076 .
^ Дюрант, Дж.Л.; Леланд, бакалавр; Генри, доктор медицинских наук; Нурс, Дж. Г. (2002). «Реоптимизация ключей MDL для использования при обнаружении лекарств». Дж. Хим. Инф. Вычислить. наук. 42 (6): 1273–1280. дои : 10.1021/ci010132r . ПМИД 12444722 .
^ «Дэйлайт Кемикал Информационные Системы Инк» . Архивировано из оригинала 5 декабря 2012 г. Проверено 19 июля 2022 г.
^ «Барнард Кемикал Информэйшн Лтд.» . Архивировано из оригинала 11 октября 2008 г.
^ Компания «Трипос Инк» . Архивировано из оригинала 19 апреля 2012 г. Проверено 19 июля 2022 г.
^ Маджора, Г.; Фогт, М.; Стампфе, Д.; Баджорат, Дж. (2014). «Молекулярное подобие в медицинской химии» . Дж. Мед. хим. 57 (8): 3186–3204. дои : 10.1021/jm401411z . ПМИД 24151987 . Проверено 13 ноября 2023 г.

Внешние ссылки

Бендер, Андреас; Глен, Роберт С. (2004). «Молекулярное сходство: ключевой метод молекулярной информатики». Органическая и биомолекулярная химия . 2 (22). Королевское химическое общество (RSC): 3204–18. дои : 10.1039/b409813g . ISSN 1477-0520 . ПМИД 15534697 . S2CID 16399588 .
Детектор подграфов малых молекул (SMSD) — программная библиотека на основе Java для расчета максимального общего подграфа (MCS) между небольшими молекулами. Это позволяет нам находить сходство/расстояние между молекулами. MCS также используется для скрининга соединений, подобных лекарственным препаратам, путем выявления молекул, имеющих общий подграф (подструктуру).
Сходство на основе ядра для кластеризации, регрессии и моделирования QSAR
Brutus — инструмент анализа сходства, основанный на полях молекулярного взаимодействия.

[johnson_1990-1] Jump up to: ^а ^б Джонсон, AM; Маджора, генеральный менеджер (1990). Концепции и приложения молекулярного подобия . Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-62175-1 .

[nikolova_2003-2] 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 .

[Ralaivola2005-3] Ралайвола, Лива; Свамидасс, Санджай Дж.; Хирото, Сайго; Балди, Питер (2005). «Ядра графов для химической информатики». Нейронные сети . 18 (8): 1093–1110. дои : 10.1016/j.neunet.2005.07.009 . ПМИД 16157471 .

[SMSD09-4] Рахман, SA; Баштон, М.; Холлидей, GL; Шредер, Р.; Торнтон, Дж. М. (2009). «Набор инструментов для детектора подграфов малых молекул (SMSD)» . Журнал хеминформатики . 1 (12): 12. дои : 10.1186/1758-2946-1-12 . ПМК 2820491 . ПМИД 20298518 .

[kubinyi_1998-5] Кубиньи, Х. (1998). «Сходство и несходство: взгляд медицинского химика». Перспективы открытия и разработки лекарств . 9–11 : 225–252. дои : 10.1023/A:1027221424359 .

[martin_2002-6] Мартин, ЮК; Кофрон, Дж.Л.; Трафаген, LM (2002). «Обладают ли структурно схожие молекулы схожей биологической активностью?». Дж. Мед. хим. 45 (19): 4350–4358. дои : 10.1021/jm020155c . ПМИД 12213076 .

[durant_2002-7] Дюрант, Дж.Л.; Леланд, бакалавр; Генри, доктор медицинских наук; Нурс, Дж. Г. (2002). «Реоптимизация ключей MDL для использования при обнаружении лекарств». Дж. Хим. Инф. Вычислить. наук. 42 (6): 1273–1280. дои : 10.1021/ci010132r . ПМИД 12444722 .

[daylight-8] «Дэйлайт Кемикал Информационные Системы Инк» . Архивировано из оригинала 5 декабря 2012 г. Проверено 19 июля 2022 г.

[bci-9] «Барнард Кемикал Информэйшн Лтд.» . Архивировано из оригинала 11 октября 2008 г.

[tripos-10] Компания «Трипос Инк» . Архивировано из оригинала 19 апреля 2012 г. Проверено 19 июля 2022 г.

[Maggiora_2013-11] Маджора, Г.; Фогт, М.; Стампфе, Д.; Баджорат, Дж. (2014). «Молекулярное подобие в медицинской химии» . Дж. Мед. хим. 57 (8): 3186–3204. дои : 10.1021/jm401411z . ПМИД 24151987 . Проверено 13 ноября 2023 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]