Молекулярное подобие

Понятие молекулярного подобия (или химического подобия, chemical similarity) является одной из ключевых концепций хемоинформатики [1][2]. Оно играет важную роль в современных подходах к прогнозированию свойств химических соединений, дизайну новых соединений с заранее заданными свойствами и, в особенности, при поиске новых лекарственных препаратов путём проведения скрининга больших баз данных по доступным (или потенциально доступным) химическим соединениям. Подобный поиск основан на принципе подобия свойств, сформулированном Johnson и Maggiora: подобные химические соединения обладают подобными свойствами[1].

Меры молекулярного подобия

Мера молекулярного подобия часто описывается как величина, обратная расстоянию либо равная константе минус расстояние в дескрипторном пространстве.

Поиск по подобию и виртуальный скрининг

Основанный на подобии виртуальный скрининг (разновидность основанного на структурах лигандов виртуального скрининга) исходит из предположения о том, что все соединения из базы данных, подобные данному соединению, обладают подобной биологической активностью. Хотя эта гипотеза не всегда оказывается справедливой[3], однако часто набор химических структур, отобранных в ходе подобного скрининга, оказывается существенно обогащенным соединениями, обладающими нужным видом биологической активности[4]. Для достижения большей эффективности в проведении основанного на подобии виртуального скрининга химические структуры обычно описываются при помощи молекулярных скринов (структурных ключей) либо при помощи молекулярных отпечатков пальцев фиксированного или переменного размера. Хотя молекулярные скрины и молекулярные отпечатки пальцев могут быть составлены на основе как чисто топологической (2D) информации о молекулярной связности, так и на информации (3D) о пространственном строении молекул, топологические отпечатки пальцев, представляющие собой разновидность бинарных фрагментных дескрипторов, доминируют в этой области. Если для работы с химическими базами данных небольшого и среднего размера вполне годятся структурные ключи, например ключи MDL[5], то для эффективной работы с большими базами данных предпочтительно использовать обладающие большей информационной плотностью молекулярные отпечатки пальцев. Примерами могут служить основанные на структурных фрагментах молекулярные отпечатки пальцев фирм Daylight[6], BCI[7], и Tripos[8]. Наиболее распространенной мерой подобия для структур, представленных при помощи молекулярных отпечатков пальцев, является коэффициент Танимото (Джакара) T. Две химические структуры обычно считаются подобными, если (для молекулярных отпечатков пальцев фирмы Daylight).

Примечания

  1. ↑ 1 2 A. M. Johnson, G. M. Maggiora. Concepts and Applications of Molecular Similarity. — New York: John Willey & Sons, 1990.
  2. ↑ N. Nikolova, J. Jaworska. Approaches to Measure Chemical Similarity - a Review (англ.) // QSAR & Combinatorial Science : journal. — 2003. — Vol. 22, no. 9—10. — P. 1006—1026.
  3. ↑ H. Kubinyi. Similarity and Dissimilarity: A Medicinal Chemist’s View (англ.) // Persp. Drug Discov. Design : journal. — 1998. — Vol. 9—11. — P. 225—252.
  4. ↑ Y. C. Martin, J. L. Kofron, L. M. Traphagen. Do structurally similar molecules have similar biological activity? (англ.) // J. Med. Chem.[англ.] : journal. — Vol. 45, no. 19. — P. 4350—4358.
  5. ↑ J. L. Durant, B. A. Leland, D. R. Henry, J. G. Nourse. Reoptimization of MDL Keys for Use in Drug Discovery (англ.) // J. Chem. Inf. Comput. Sci. : journal. — 2002. — Vol. 42, no. 6. — P. 1273—1280.
  6. ↑ Daylight Chemical Information Systems Inc. Дата обращения: 19 октября 2018. Архивировано из оригинала 22 марта 2012 года.
  7. ↑ Barnard Chemical Information Ltd. Дата обращения: 8 декабря 2008. Архивировано из оригинала 22 марта 2012 года.
  8. ↑ Tripos Inc. Дата обращения: 19 октября 2018. Архивировано из оригинала 22 марта 2012 года.

Ссылки