Хеминформатика - Википедия - Cheminformatics

Хеминформатика (также известен как химиоинформатика) относится к использованию физическая химия теория с компьютер и Информация научные методы - так называемые "in silico"методы - в применении к ряду описательных и предписывающих задач в области химия, в том числе в своих приложениях к биология и связанные молекулярные поля. Такой in silico методы используются, например, Фармацевтические компании и в академической среде, чтобы помочь и информировать процесс открытие лекарств, например, при разработке четко определенных комбинаторные библиотеки синтетических соединений, или для помощи в дизайн лекарств на основе структуры. Эти методы также могут быть использованы в химической и смежных отраслях промышленности, а также в таких областях, как наука об окружающей среде и фармакология, где задействованы или изучаются химические процессы.[1]

История

Химинформатика была активной областью в различных формах с 1970-х годов и ранее, с деятельностью в академических отделах и отделах коммерческих фармацевтических исследований и разработок.[2][страница нужна ][нужна цитата ] Термин хемоинформатика был определен в применении к открытию лекарств, например, Ф.К. Браун в 1998 году:[3]

Хемоинформатика - это смешение этих информационных ресурсов для преобразования данных в информацию и информации в знания для намеченной цели быстрого принятия лучших решений в области идентификации и оптимизации лекарственных препаратов.

С тех пор используются оба термина, хеминформатика и хемоинформатика,[нужна цитата ] несмотря на то что, лексикографически, хеминформатика используется чаще,[когда? ][4][5] несмотря на то, что в 2006 году европейские академики объявили о варианте химиоинформатики.[6] В 2009 году известный журнал Springer в этой области Журнал химинформатики, был основан трансатлантическими исполнительными редакторами, что дало дополнительный импульс более короткому варианту.[редактирование ][нужна цитата ]

Фон

Химинформатика объединяет научные рабочие области химии, информатики и информатики, например, в областях топология, химическая теория графов, поиск информации и сбор данных в химическое пространство.[7][страница нужна ][8][страница нужна ][9][10][страница нужна ] Химинформатика также может применяться для анализа данных в различных отраслях, например бумага и мякоть, красители и подобные отрасли промышленности.[нужна цитата ]

Приложения

Хранение и поиск

Основная статья: Химическая база данных

Основное применение хеминформатики - хранение, индексация и поиск информации, относящейся к химическим соединениям.[согласно кому? ][нужна цитата ] Эффективный поиск такой хранимой информации включает в себя темы, которые имеют дело с информатикой, такие как интеллектуальный анализ данных, поиск информации, извлечение информации, и машинное обучение.[нужна цитата ] Связанные темы исследований включают:[нужна цитата ]

Форматы файлов

Основная статья: Формат химического файла

В in silico представление химических структур использует специализированные форматы, такие как Упрощенные спецификации ввода линии молекулярного ввода (Улыбается) или XML -основан Язык химической разметки.[нужна цитата ] Эти представления часто используются для хранения в больших химические базы данных.[нужна цитата ] В то время как некоторые форматы подходят для визуальных представлений в двух или трех измерениях, другие больше подходят для изучения физических взаимодействий, моделирования и стыковочных исследований.[нужна цитата ]

Виртуальные библиотеки

Химические данные могут относиться к реальным или виртуальным молекулам. Виртуальные библиотеки соединений могут быть созданы различными способами, чтобы исследовать химическое пространство и выдвигать гипотезы 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).[11] Это было сделано с помощью хеминформатических инструментов для обучения вероятностей перехода Цепь Маркова на аутентичных классах соединений, а затем с использованием цепи Маркова для создания новых соединений, которые были похожи на обучающую базу данных.

Виртуальный просмотр

Основная статья: Виртуальный просмотр

В отличие от высокопроизводительный скрининг виртуальный скрининг предполагает вычислительный скрининг in silico библиотеки соединений с помощью различных методов, таких какстыковка, чтобы идентифицировать членов, которые могут обладать желаемыми свойствами, такими как биологическая активность против заданной цели. В некоторых случаях, комбинаторная химия используется при разработке библиотеки для повышения эффективности разработки химического пространства. Чаще всего это разнообразная библиотека малых молекул или натуральные продукты экранирован.

Количественная взаимосвязь структура-активность (QSAR)

Основная статья: Количественная структура - взаимосвязь деятельности

Это расчет количественная взаимосвязь структура – ​​активность и количественная структура отношения собственности значения, используемые для прогнозирования активности соединений по их структурам. В этом контексте также существует сильная связь с хемометрия. Химическая экспертные системы также актуальны, поскольку представляют собой часть химических знаний как in silico представление. Существует относительно новая концепция согласованный молекулярный парный анализ или MMPA, управляемый прогнозированием, который сочетается с моделью QSAR для определения обрыва активности.[12]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Томас Энгель (2006). «Базовый обзор хемоинформатики». J. Chem. Инф. Модель. 46 (6): 2267–77. Дои:10.1021 / ci600234z. PMID  17125169.
  2. ^ Мартин, Ивонн Коннолли (1978). Количественный дизайн лекарств: критическое введение. Серия медицинских исследований. 8 (1-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Марсель Деккер. ISBN  9780824765743.
  3. ^ F.K. Браун (1998). "Глава 35. Хемоинформатика: что это такое и как она влияет на открытие лекарств". Годовые отчеты по медицинской химии. 33. С. 375–384. Дои:10.1016 / S0065-7743 (08) 61100-8. ISBN  9780120405336.;[страница нужна ] смотрите также Браун, Фрэнк (2005). «Хемоинформатика - последние десять лет». Текущее мнение в области открытия и разработки лекарств (редакционное мнение) | формат = требует | url = (помощь). 8 (3): 296–302.
  4. ^ http://www.molinspiration.com/chemoinformatics.html
  5. ^ http://www.genomicglossaries.com/content/glossary_faq.asp#3
  6. ^ http://infochim.u-strasbg.fr/chemoinformatics/Obernai%20Declaration.pdf
  7. ^ Gasteiger J .; Энгель Т., ред. (2004). Хемоинформатика: Учебник. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Wiley. ISBN  3527306811.
  8. ^ Лич, А. И Жилле, В.Дж. (2003). Введение в хемоинформатику. Берлин, Германия: Springer. ISBN  1402013477.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  9. ^ Варнек, А., Баскин, И. (2011). «Хемоинформатика как дисциплина теоретической химии». Молекулярная информатика. 30 (1): 20–32. Дои:10.1002 / мин.201000100. PMID  27467875.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  10. ^ Бунин, Б.А .; Siesel, B .; Morales, G .; Баджорат Дж. (2006). Хемоинформатика: теория, практика и продукты. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер. ISBN  9781402050008.
  11. ^ Кучукян, Петр; Лу, Дэвид; Шахнович, Евгений (2009). "FOG: Оптимизированный по фрагментам алгоритм роста для de Novo генерации молекул, содержащих лекарственные вещества". Журнал химической информации и моделирования. 49 (7): 1630–1642. Дои:10.1021 / ci9000458. PMID  19527020.
  12. ^ Сушко, Юрий; Новотарский, Сергей; Кёрнер, Роберт; Фогт, Иоахим; Абдельазиз, Ахмед; Тетько, Игорь В. (2014). «Подходящие пары молекул на основе прогнозов для интерпретации QSAR и помощи в процессе молекулярной оптимизации». Журнал химинформатики. 6 (1): 48. Дои:10.1186 / s13321-014-0048-0. ЧВК  4272757. PMID  25544551.

дальнейшее чтение

  • Энгель, Томас (2006). «Базовый обзор хемоинформатики». J. Chem. Инф. Модель. 46 (6): 2267–2277. Дои:10.1021 / ci600234z. PMID  17125169.
  • Мартин, Ивонн Коннолли (2010). Количественный дизайн лекарств: критическое введение (2-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press – Taylor & Francis. ISBN  9781420070996.
  • Leach, A.R .; Жилле, В.Дж. (2003). Введение в хемоинформатику. Берлин, Германия: Springer. ISBN  1402013477.
  • Gasteiger J .; Энгель Т., ред. (2004). Хемоинформатика: Учебник. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Wiley. ISBN  3527306811.
  • Варнек, А .; Баскин И. (2011). «Хемоинформатика как дисциплина теоретической химии». Молекулярная информатика. 30 (1): 20–32. Дои:10.1002 / мин.201000100. PMID  27467875.
  • Бунин, Б.А .; Siesel, B .; Morales, G .; Баджорат Дж. (2006). Хемоинформатика: теория, практика и продукты. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер. ISBN  9781402050008.

внешняя ссылка