Przestrzeń chemiczna

Widok przestrzeni chemicznej PubChem ; projekcja 42-wymiarowych molekularnych liczb kwantowych (MQN) właściwości związków w PubChem (5 wirtualnych bibliotek związków) przy użyciu PCA . Kodowanie kolorami jest zgodne z frakcją atomów pierścienia w cząsteczkach (niebieski 0, czerwony 1).

Przestrzeń chemiczna to pojęcie w cheminformatyce odnoszące się do przestrzeni właściwości obejmującej wszystkie możliwe cząsteczki i związki chemiczne przestrzegające danego zbioru zasad konstrukcyjnych i warunków brzegowych. Zawiera miliony związków, które są łatwo dostępne i dostępne dla badaczy. Jest to biblioteka wykorzystywana w metodzie dokowania molekularnego .

Przestrzenie teoretyczne

Przestrzeń chemiczna, o której często mówi się w cheminformatyce, to przestrzeń potencjalnych cząsteczek aktywnych farmakologicznie . Szacuje się, że jego rozmiar jest rzędu 10 60 cząsteczek. Nie ma rygorystycznych metod określania dokładnej wielkości tej przestrzeni. Założenia zastosowane do oszacowania liczby potencjalnych farmakologicznie aktywnych cząsteczek wykorzystują jednak reguły Lipińskiego , w szczególności granicę masy cząsteczkowej 500. Oszacowanie ogranicza również pierwiastki chemiczne, które były używane jako węgiel, wodór, tlen, azot i siarka. Ponadto przyjmuje założenie, że maksymalnie 30 atomów pozostanie poniżej 500 daltonów , dopuszcza rozgałęzienia i maksymalnie 4 pierścienie , co daje szacunkową liczbę 10 63 . Liczba ta jest często błędnie cytowana w kolejnych publikacjach jako szacunkowa wielkość całej przestrzeni chemii organicznej, która byłaby znacznie większa, gdyby obejmowała halogeny i inne pierwiastki. Oprócz przestrzeni podobnej do leku i przestrzeni podobnej do ołowiu, które są częściowo zdefiniowane przez regułę pięciu Lipińskiego, pojęcie znanej przestrzeni leku (KDS), które jest zdefiniowane przez molekularne deskryptory leków dostępnych na rynku, ma również został wprowadzony. KDS można wykorzystać do przewidywania granic przestrzeni chemicznych do opracowywania leków, porównując strukturę cząsteczek, które są poddawane projektowaniu i syntezie, z parametrami deskryptora molekularnego zdefiniowanymi przez KDS.

Przestrzenie empiryczne

Chemical Abstracts Service zarejestrowano 49 037 297 substancji organicznych i nieorganicznych , co wskazuje, że zostały one opisane w literaturze naukowej . Biblioteki chemiczne wykorzystywane do laboratoryjnych badań przesiewowych pod kątem związków o pożądanych właściwościach są przykładami rzeczywistych bibliotek chemicznych o niewielkich rozmiarach (kilkaset do setek tysięcy cząsteczek).

Pokolenie

Systematyczna eksploracja przestrzeni chemicznej jest możliwa dzięki tworzeniu in silico baz danych wirtualnych cząsteczek, które można wizualizować poprzez rzutowanie wielowymiarowej przestrzeni właściwości cząsteczek w niższych wymiarach. Generowanie przestrzeni chemicznych może obejmować tworzenie stechiometrycznych kombinacji elektronów i jąder atomowych w celu uzyskania wszystkich możliwych izomerów topologii dla danych zasad konstrukcji. W Cheminformatyce programy zwane generatorami struktur są używane do generowania zestawu wszystkich struktur chemicznych zgodnych z zadanymi warunkami brzegowymi. Na przykład generatory izomerów konstytucyjnych mogą generować wszystkie możliwe izomery konstytucyjne o danym ogólnym wzorze cząsteczkowym.

W prawdziwym świecie reakcje chemiczne pozwalają nam poruszać się w przestrzeni chemicznej. Odwzorowanie między przestrzenią chemiczną a właściwościami cząsteczkowymi często nie jest unikalne, co oznacza, że ​​mogą istnieć bardzo różne cząsteczki wykazujące bardzo podobne właściwości. Projektowanie materiałów i odkrywanie leków obejmują eksplorację przestrzeni chemicznej.

Zobacz też

  1. ^    Reymond, J.-L.; Awale, M. (2012). „Eksploracja przestrzeni chemicznej w celu odkrywania leków przy użyciu bazy danych wszechświata chemicznego” . ACS Chem. neurologia . 3 (9): 649–657. doi : 10.1021/cn3000422 . PMC 3447393 . PMID 23019491 .
  2. ^    Rudling, Axel; Gustafsson, Robert; Almlöf, Ingrid; Homan, Evert; Scobie, Marcin; Warpman Berglund, Ulrika; Helleday, Thomas; Stenmark, Pal; Carlsson, Jens (2017-10-12). „Odkrywanie i optymalizacja inhibitorów enzymów na podstawie fragmentów poprzez dokowanie komercyjnej przestrzeni chemicznej”. Journal of Medicinal Chemistry . 60 (19): 8160–8169. doi : 10.1021/acs.jmedchem.7b01006 . ISSN 1520-4804 . PMID 28929756 .
  3. ^    Bohaczek RS; C. McMartina; Przewodnik WC (1999). „Sztuka i praktyka projektowania leków opartych na strukturze: perspektywa modelowania molekularnego”. Recenzje badań medycznych . 16 (1): 3–50. doi : 10.1002/(SICI)1098-1128(199601)16:1<3::AID-MED1>3.0.CO;2-6 . PMID 8788213 . S2CID 44271689 .
  4. Bibliografia _ C. Ellisa (2004). „Przestrzeń chemiczna” . Natura . 432 (7019): 823–865. Bibcode : 2004Natur.432..823K . doi : 10.1038/432823a .
  5. Bibliografia   _ Desai, R.; Reynisson, J. (2009). „Znana przestrzeń lekowa jako metryka w badaniu granic przestrzeni chemicznej podobnej do narkotyków”. Eur. J. Med. chemia . 44 (12): 5006–5011. doi : 10.1016/j.ejmech.2009.08.014 . PMID 19782440 . {{ cite journal }} : CS1 maint: używa parametru autorów ( link )
  6. Bibliografia   _ Chan, HF; Reynisson, J. (2010). „Charakterystyka znanej przestrzeni leków. Produkty naturalne, ich pochodne i leki syntetyczne”. Eur. J. Med. chemia . 45 (12): 5646–5652. doi : 10.1016/j.ejmech.2010.09.018 . PMID 20888084 . {{ cite journal }} : CS1 maint: używa parametru autorów ( link )
  7. ^    Matuszek AM; Reynisson, J. (2016). „Definiowanie znanej przestrzeni leków za pomocą DFT”. Mol. Poinformuj . 35 (2): 46–53. doi : 10.1002/minf.201500105 . PMID 27491789 . S2CID 21489164 . {{ cite journal }} : CS1 maint: używa parametru autorów ( link )
  8. ^ „CAS, Chemical Abstracts Service - licznik bazy danych” . www.cas.org . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 24 lipca 2012 r . Źródło 22 maja 2022 r .
  9. Bibliografia   _ R. van Deursen; LC Bluma; J L. Reymonda (2012). „Zliczenie 166 miliardów małych cząsteczek organicznych w bazie danych Chemical Universe GDB-17” . J. Chem. Inf. wzór . 52 (11): 2864–2875. doi : 10.1021/ci300415d . PMID 23088335 .
  10. Bibliografia   _ R. van Deursen; JL Reymond (2013). „MQN-Mapplet: Wizualizacja przestrzeni chemicznej z interaktywnymi mapami DrugBank, ChEMBL, PubChem, GDB-11 i GDB-13” . J. Chem. Inf. wzór . 53 (2): 509–18. doi : 10.1021/ci300513m . PMID 23297797 .
  11. Bibliografia    _ LC Bluma; J L. Reymonda (2013). „Wizualizacja i wirtualny przegląd bazy danych Chemical Universe GDB-17” . J. Chem. Inf. wzór . 53 (1): 56–65. doi : 10.1021/ci300535x . PMID 23259841 . S2CID 18531792 .
Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Chemical_space&oldid=1106778688 ”