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 учреждениях для помощи и информирования в процессе 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 [ править ]

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 Ф. К. Брауном в его применении к открытию лекарств 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 препаратов.

С тех пор использовались оба термина: хемоинформатика и хемоинформатика. ^{[ нужна ссылка ]} хотя с лексикографической точки зрения хемоинформатика 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 Journal of Cheminformatics . ^[7]

Предыстория [ править ]

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]^{[ нужна страница ]}^[9]^{[ нужна страница ]}^[10]^[11]^{[ нужна страница ]} Хеминформатику также можно применять для анализа данных в различных отраслях промышленности, таких как целлюлозно - бумажная , красильная и других смежных отраслях. ^[12]

Приложения [ править ]

Хранение и поиск [ править ]

Основное применение хемоинформатики — хранение, индексирование и поиск информации, касающейся химических соединений. ^{[ по мнению кого? ]}^{[ нужна ссылка ]} 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 ]} Сопутствующие темы исследований включают в себя: ^{[ нужна ссылка ]}

Форматы файлов [ править ]

упрощенные спецификации Для представления химических структур in silico используются специализированные форматы, такие как ввода строки молекулярного ввода (SMILES). ^[13] или XML основанный на язык химической разметки . ^[14] Эти представления часто используются для хранения в больших химических базах данных . ^{[ нужна ссылка ]} 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 ссылка ]}

Виртуальные библиотеки [ править ]

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 [ править ]

В отличие от высокопроизводительного скрининга , виртуальный скрининг предполагает вычислительную обработку.скрининг in silico библиотек соединений с помощью различных методов, таких как стыковка , чтобы идентифицировать элементы, которые могут обладать желаемыми свойстваминапример, биологическая активность против данной мишени. В некоторых случаях комбинаторная химия при разработке библиотеки используется разнообразную библиотеку малых молекул или натуральных продуктов для повышения эффективности освоения химического пространства. Чаще всего проверяют .

активность (QSAR Количественная связь структура - )

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]

См. также [ править ]

Ссылки [ править ]

^ Томас Энгель (2006). «Базовый обзор хемоинформатики». Дж. Хим. Инф. Модель . 46 (6): 2267–77. дои : 10.1021/ci600234z . ПМИД 17125169 .
^ Мартин, Ивонн Коннолли (1978). Количественный дизайн лекарств: критическое введение . Серия медицинских исследований. Том. 8 (1-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Марсель Деккер . ISBN 9780824765743 .
^ ФК Браун (1998). «Гл. 35. Хемоинформатика: что это такое и как она влияет на открытие лекарств». Годовые отчеты по медицинской химии . Том. 33. С. 375–384. дои : 10.1016/S0065-7743(08)61100-8 . ISBN 9780120405336 . ; ^{[ нужна страница ]} см. также Браун, Фрэнк (2005). «Хемоинформатика – десятилетнее обновление». Текущее мнение об открытии и разработке лекарств . 8 (3): 296–302.
^ «Хеминформатика или хемоинформатика?» . Архивировано из оригинала 21 июня 2017 г. Проверено 31 марта 2006 г.
^ «Биофармацевтический глоссарий: советы и часто задаваемые вопросы» .
^ http://infochim.u-strasbg.fr/chemoinformatics/Obernai%20Declaration.pdf. Архивировано 3 марта 2016 г. в Wayback Machine. ^{[ пустой URL PDF ]}
^ Уиллигхаген, Эгон. «Журнал хеминформатики в открытом доступе» уже доступен! «SteinBlog» . Проверено 20 июня 2022 г.
^ Гастайгер Дж.; Энгель Т., ред. (2004). Хемоинформатика: Учебник . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Уайли. ISBN 3527306811 .
^ Лич, Арканзас; Жилле, VJ (2003). Введение в хемоинформатику . Берлин, Германия: Springer. ISBN 1402013477 .
^ Варнек, А.; Баскин, И. (2011). «Хемоинформатика как дисциплина теоретической химии». Молекулярная информатика . 30 (1): 20–32. дои : 10.1002/минф.201000100 . ПМИД 27467875 . S2CID 21604072 .
^ Бунин, Б.А.; Сизель, Б.; Моралес, Г.; Баджорат Дж. (2006). Хемоинформатика: теория, практика и продукты . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 9781402050008 .
^ Уильямс, Това; Университет штата Северная Каролина. «Хеминформатические подходы к созданию новых красок для волос» . физ.орг . Проверено 20 июня 2022 г.
^ Вайнингер, Дэвид (1988). «SMILES, химический язык и информационная система: 1: Введение в методологию и правила кодирования». Журнал химической информации и моделирования . 28 (1): 31–36. дои : 10.1021/ci00057a005 . S2CID 5445756 .
^ Мюррей-Раст, Питер; Рзепа, Генри С. (1999). «Химическая разметка, XML и Всемирная паутина. 1. Основные принципы». Журнал химической информации и компьютерных наук . 39 (6): 928–942. дои : 10.1021/ci990052b .
^ Кучукян, Петр; Лу, Дэвид; Шахнович, Евгений (2009). «FOG: оптимизированный по фрагментам алгоритм роста для нового поколения молекул, занимающих химические вещества, подобные лекарствам». Журнал химической информации и моделирования . 49 (7): 1630–1642. дои : 10.1021/ci9000458 . ПМИД 19527020 .
^ Сушко Юрий; Новотарский, Сергей; Кернер, Роберт; Фогт, Иоахим; Абдельазиз, Ахмед; Тетко, Игорь В. (2014). «Соответствующие молекулярные пары на основе прогнозов для интерпретации QSAR и помощи в процессе молекулярной оптимизации» . Журнал хеминформатики . 6 (1): 48. дои : 10.1186/s13321-014-0048-0 . ПМЦ 4272757 . ПМИД 25544551 .

Дальнейшее чтение [ править ]

Энгель, Томас (2006). «Базовый обзор хемоинформатики». Дж. Хим. Инф. Модель . 46 (6): 2267–2277. дои : 10.1021/ci600234z . ПМИД 17125169 .
Мартин, Ивонн Коннолли (2010). Количественный дизайн лекарств: критическое введение (2-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press – Тейлор и Фрэнсис. ISBN 9781420070996 .
Лич, Арканзас; Жилле, VJ (2003). Введение в хемоинформатику . Берлин, Германия: Springer. ISBN 1402013477 .
Гастайгер Дж.; Энгель Т., ред. (2004). Хемоинформатика: Учебник . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Уайли. ISBN 3527306811 .
Варнек, А.; Баскин, И. (2011). «Хемоинформатика как дисциплина теоретической химии». Молекулярная информатика . 30 (1): 20–32. дои : 10.1002/минф.201000100 . ПМИД 27467875 . S2CID 21604072 .
Бунин, Б.А.; Сизель, Б.; Моралес, Г.; Баджорат Дж. (2006). Хемоинформатика: теория, практика и продукты . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 9781402050008 .

Внешние ссылки [ править ]

Хеминформатика в Керли

[1] Томас Энгель (2006). «Базовый обзор хемоинформатики». Дж. Хим. Инф. Модель . 46 (6): 2267–77. дои : 10.1021/ci600234z . ПМИД 17125169 .

[2] Мартин, Ивонн Коннолли (1978). Количественный дизайн лекарств: критическое введение . Серия медицинских исследований. Том. 8 (1-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Марсель Деккер . ISBN 9780824765743 .

[Brown_1998-3] ФК Браун (1998). «Гл. 35. Хемоинформатика: что это такое и как она влияет на открытие лекарств». Годовые отчеты по медицинской химии . Том. 33. С. 375–384. дои : 10.1016/S0065-7743(08)61100-8 . ISBN 9780120405336 . ; ^{[ нужна страница ]} см. также Браун, Фрэнк (2005). «Хемоинформатика – десятилетнее обновление». Текущее мнение об открытии и разработке лекарств . 8 (3): 296–302.

[4] «Хеминформатика или хемоинформатика?» . Архивировано из оригинала 21 июня 2017 г. Проверено 31 марта 2006 г.

[5] «Биофармацевтический глоссарий: советы и часто задаваемые вопросы» .

[6] ttp://infochim.u-strasbg.fr/chemoinformatics/Obernai%20Declaration.pdf. Архивировано 3 марта 2016 г. в Wayback Machine. ^{[ пустой URL PDF ]}

[7] Уиллигхаген, Эгон. «Журнал хеминформатики в открытом доступе» уже доступен! «SteinBlog» . Проверено 20 июня 2022 г.

[Gasteiger_2004-8] Гастайгер Дж.; Энгель Т., ред. (2004). Хемоинформатика: Учебник . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Уайли. ISBN 3527306811 .

[9] Лич, Арканзас; Жилле, VJ (2003). Введение в хемоинформатику . Берлин, Германия: Springer. ISBN 1402013477 .

[Varnek_2011a-10] Варнек, А.; Баскин, И. (2011). «Хемоинформатика как дисциплина теоретической химии». Молекулярная информатика . 30 (1): 20–32. дои : 10.1002/минф.201000100 . ПМИД 27467875 . S2CID 21604072 .

[Bunin_2006-11] Бунин, Б.А.; Сизель, Б.; Моралес, Г.; Баджорат Дж. (2006). Хемоинформатика: теория, практика и продукты . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 9781402050008 .

[12] Уильямс, Това; Университет штата Северная Каролина. «Хеминформатические подходы к созданию новых красок для волос» . физ.орг . Проверено 20 июня 2022 г.

[13] Вайнингер, Дэвид (1988). «SMILES, химический язык и информационная система: 1: Введение в методологию и правила кодирования». Журнал химической информации и моделирования . 28 (1): 31–36. дои : 10.1021/ci00057a005 . S2CID 5445756 .

[14] Мюррей-Раст, Питер; Рзепа, Генри С. (1999). «Химическая разметка, XML и Всемирная паутина. 1. Основные принципы». Журнал химической информации и компьютерных наук . 39 (6): 928–942. дои : 10.1021/ci990052b .

[15] Кучукян, Петр; Лу, Дэвид; Шахнович, Евгений (2009). «FOG: оптимизированный по фрагментам алгоритм роста для нового поколения молекул, занимающих химические вещества, подобные лекарствам». Журнал химической информации и моделирования . 49 (7): 1630–1642. дои : 10.1021/ci9000458 . ПМИД 19527020 .

[Prediction-driven_matched_molecular_pairs_to_interpret_QSARs_and_aid_the_molecular_optimization_process-16] Сушко Юрий; Новотарский, Сергей; Кернер, Роберт; Фогт, Иоахим; Абдельазиз, Ахмед; Тетко, Игорь В. (2014). «Соответствующие молекулярные пары на основе прогнозов для интерпретации QSAR и помощи в процессе молекулярной оптимизации» . Журнал хеминформатики . 6 (1): 48. дои : 10.1186/s13321-014-0048-0 . ПМЦ 4272757 . ПМИД 25544551 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]