Химический космос
Химическое пространство — это концепция в химинформатике, обозначающая пространство свойств, охватываемое 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
[ редактировать ]Химическое пространство, часто упоминаемое в хеминформатике, — это пространство потенциальных фармакологически активных молекул. Его размер оценивается примерно в 10 60 молекулы. Строгих методов определения точного размера этого пространства не существует. Предположения [3] используется для оценки количества потенциальных фармакологически активных молекул, однако используйте правила Липинского , в частности предел молекулярной массы 500. Оценка также ограничивает используемые химические элементы: углерод, водород, кислород, азот и сера. Далее делается предположение, что максимум 30 атомов остаются ниже 500 дальтон , допускает разветвление и максимум 4 кольца и приходит к оценке 10 63 . В последующих публикациях это число часто ошибочно цитируют как предполагаемый размер всего пространства органической химии. [4] которое было бы намного больше, если бы оно включало галогены и другие элементы. В дополнение к пространству, подобному лекарству, и пространству, подобному свинцу, которые частично определяются правилом пяти Липински, также появилась концепция пространства известных лекарств (KDS), которая определяется молекулярными дескрипторами продаваемых лекарств. был представлен. [5] [6] [7] KDS можно использовать для прогнозирования границ химического пространства при разработке лекарств путем сравнения структуры молекул, которые подвергаются проектированию и синтезу, с параметрами молекулярного дескриптора, которые определяются KDS.
Эмпирические пространства
[ редактировать ]было зарегистрировано 49 037 297 органических и неорганических веществ По состоянию на июль 2009 года в Службе химических рефератов , 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
[ редактировать ]Систематическое исследование химического пространства возможно путем создания in silico баз данных виртуальных молекул . [9] который можно визуализировать, проецируя многомерное пространство свойств молекул в более низкие измерения. [10] [11] Генерация химических пространств может включать создание стехиометрических комбинаций электронов и атомных ядер для получения всех возможных топологических изомеров для заданных принципов построения. В хеминформатике программы, называемые генераторами структур, используются для создания набора всех химических структур, соответствующих заданным граничным условиям. Например, генераторы конституционных изомеров могут генерировать все возможные конституционные изомеры заданной молекулярной брутто-формулы.
В реальном мире химические реакции позволяют нам перемещаться в химическом пространстве. Сопоставление химического пространства и молекулярных свойств часто не уникально, а это означает, что могут существовать очень разные молекулы, обладающие очень похожими свойствами. Разработка материалов и открытие лекарств связаны с исследованием химического космоса.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Реймонд, Ж.-Л.; Авале, М. (2012). «Исследование химического пространства для открытия лекарств с использованием базы данных химической вселенной» . АКС хим. Нейроски . 3 (9): 649–657. дои : 10.1021/cn3000422 . ПМЦ 3447393 . ПМИД 23019491 .
- ^ Радлинг, Аксель; Густафссон, Роберт; Альмлёф, Ингрид; Хоман, Эверт; Скоби, Мартин; Варпман Берглунд, Ульрика; Хелледей, Томас; Стенмарк, Пол; Карлссон, Йенс (12 октября 2017 г.). «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 . ПМИД 28929756 .
- ^ Бохачек, Р.С.; К. МакМартин; Туалет Гуида (1999). «Искусство и практика разработки лекарств на основе структуры: взгляд на молекулярное моделирование». Обзоры медицинских исследований . 16 (1): 3–50. doi : 10.1002/(SICI)1098-1128(199601)16:1<3::AID-MED1>3.0.CO;2-6 . ПМИД 8788213 . S2CID 44271689 .
- ^ Киркпатрик, П.; К. Эллис (2004). «Химический космос» . Природа . 432 (7019): 823–865. Бибкод : 2004Natur.432..823K . дои : 10.1038/432823а .
- ^ Мирза, А.; Десаи, Р.; Рейниссон, Дж. (2009). «Известное пространство наркотиков как показатель исследования границ химического пространства, подобного наркотикам». Евро. Дж. Мед. Хим . 44 (12): 5006–5011. дои : 10.1016/j.ejmech.2009.08.014 . ПМИД 19782440 .
- ^ Баде, Р.; Чан, ХФ; Рейниссон, Дж. (2010). «Характеристика известных лекарственных средств. Натуральные продукты, их производные и синтетические лекарства». Евро. Дж. Мед. Хим . 45 (12): 5646–5652. дои : 10.1016/j.ejmech.2010.09.018 . ПМИД 20888084 .
- ^ Матушек, AM; Рейниссон, Дж. (2016). «Определение известного пространства наркотиков с использованием DFT». Мол. Сообщите . 35 (2): 46–53. дои : 10.1002/минф.201500105 . ПМИД 27491789 . S2CID 21489164 .
- ^ «CAS, Служба рефератов по химическим веществам — счетчик базы данных» . www.cas.org . Архивировано из оригинала 24 июля 2012 года . Проверено 22 мая 2022 г.
- ^ Л. Беспорядок; Р. ван Дёрсен; ЛК Блюм; Ж.-Л. Раймонд (2012). «Перечисление 166 миллиардов органических малых молекул в базе данных химической вселенной GDB-17» . Дж. Хим. Инф. Модель . 52 (11): 2864–2875. дои : 10.1021/ci300415d . ПМИД 23088335 .
- ^ М. Авале; Р. ван Дёрсен; Дж. Л. Реймонд (2013). «MQN-Маплет: визуализация химического пространства с помощью интерактивных карт DrugBank, ChEMBL, PubChem, GDB-11 и GDB-13» . Дж. Хим. Инф. Модель . 53 (2): 509–18. дои : 10.1021/ci300513m . ПМИД 23297797 .
- ^ Л. Руддигкейт; ЛК Блюм; Ж.-Л. Реймонд (2013). «Визуализация и виртуальный просмотр базы данных химической вселенной GDB-17». Дж. Хим. Инф. Модель . 53 (1): 56–65. дои : 10.1021/ci300535x . ПМИД 23259841 . S2CID 18531792 .