ХимиЯлық кеңістік: Молекулалық құрамы мен қасиеттерінің зерттелуі
Chemical space
ХимиЯлық кеңістік: молекулалардың қасиеттері, химиялық қосылыстар, дәрілік зерттеулер үшін маңызды. Молекулалық байланыс әдісінде қолданылады. (158 әріп)
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Химиялық кеңістік – химиялық информатикадағы түсінік, белгілі бір құрылымдық қағидалар мен шектеулерге сәйкес келетін барлық мүмкін молекулалар мен химиялық қосылыстардың қасиеттерін қамтитын кеңістік. Онда зерттеушілерге оңай қолжетімді миллиондаған қосылыс бар. Бұл молекулалық орналастыру (docking) әдісінде қолданылатын деректер қоры.
Chemical space is a concept in cheminformatics referring to the property space spanned by all possible molecules and chemical compounds adhering to a given set of construction principles and boundary conditions. It contains millions of compounds which are readily accessible and available to researchers. It is a library used in the method of molecular docking.
Теориялық кеңістіктер
Химиялық ақпаратта жиі кездесетін химиялық кеңістік – потенциалды фармакологиялық активті молекулалар кеңістігі. Оның мөлшері шамамен 1060 молекулаға бағаланады. Бұл кеңістіктің нақты мөлшерін анықтау үшін қатаң әдістер жоқ. Дегенмен, потенциалды фармакологиялық активті молекулалардың санын бағалауда қолданылатын болжамдар Липинский ережесін, әсіресе молекулалық салмақтың 500-ге дейінгі лимитін пайдаланады. Бұл бағалауда қолданылатын химиялық элементтер де – көміртек, сутегі, оттегі, азот және күкіртпен шектеледі. Сонымен қатар, 500 дальтоннан аспау үшін ең көп дегенде 30 атомды, тармақталуға және ең көп дегенде 4 сақинаға рұқсат етіледі, нәтижесінде 1063 саны алынады. Бұл сан кейінірек жарияланған еңбектерде жалпы органикалық химия кеңістігінің шамамен алынған мөлшері ретінде қате көрсетіледі, ал галогендер мен басқа элементтерді ескергенде ол әлдеқайда ірі болар еді. Липинскийдің бес ережесімен анықталатын «дәрілік заттарға ұқсас» кеңістік пен «қорғасынға ұқсас» кеңістікке қоса, нарықтағы дәрі-дәрмектердің молекулалық дескрипторларымен анықталатын белгілі дәрілік кеңістік (KDS) концепциясы да енгізілді. KDS-ті жобаланып, синтезденіп жатқан молекулалардың құрылымын KDS-мен анықталған молекулалық дескриптор параметрлерімен салыстыру арқылы дәрі-дәрмектерді әзірлеу үшін химиялық кеңістіктердің шекараларын болжауға көмектесу үшін пайдалануға болады.
A chemical space often referred to in cheminformatics is that of potential pharmacologically active molecules. Its size is estimated to be in the order of 1060 molecules. There are no rigorous methods for determining the precise size of this space. The assumptions used for estimating the number of potential pharmacologically active molecules, however, use the Lipinski rules, in particular the molecular weight limit of 500. The estimate also restricts the chemical elements used to be Carbon, Hydrogen, Oxygen, Nitrogen and Sulfur. It further makes the assumption of a maximum of 30 atoms to stay below 500 daltons, allows for branching and a maximum of 4 rings and arrives at an estimate of 1063. This number is often misquoted in subsequent publications to be the estimated size of the whole organic chemistry space, which would be much larger if including the halogens and other elements. In addition to the drug like space and lead like space that are, in part, defined by the Lipinski's rule of five, the concept of known drug space (KDS), which is defined by the molecular descriptors of marketed drugs, has also been introduced. KDS can be used to help predict the boundaries of chemical spaces for drug development by comparing the structure of the molecules that are undergoing design and synthesis to the molecular descriptor parameters that are defined by the KDS.
Эмпирикалық кеңістіктер
2009 жылдың шілде айына дейін Химиялық рефераттар қызметінде 49 037 297 органикалық және органикалық емес заттар тіркелген, яғни олар ғылыми әдебиеттерде жарияланған. Лабораториялық зерттеулерде қажетті қасиеттері бар қосылыстарды іздеу үшін қолданылатын химиялық кітапханалар – бұл шағын көлемдегі (бірнеше жүзден жүз мың молекулаға дейін) нақты химиялық кітапханалардың мысалы.
As of July 2009, there were 49,037,297 organic and inorganic substances registered with the Chemical Abstracts Service, indicating that they have been reported in the scientific literature. Chemical libraries used for laboratory based screening for compounds with desired properties are examples for real world chemical libraries of small size (a few hundred to hundreds of thousands of molecules).
Ұрпақ
Химиялық кеңістікті жүйелі зерттеу виртуалды молекулалардың ішкі деректер базасын құру арқылы мүмкін, оларды молекулалардың көпөлшемді қасиет кеңістігін төмен өлшемдерге бейнелеу арқылы көруге болады. Химиялық кеңістіктерді жасау үшін, берілген құрылым принциптеріне сәйкес барлық мүмкін топологиялық изомерлерді алу үшін электрондар мен атом ядроларының стехиометриялық комбинацияларын жасау қажет. Химикалық информатикада, құрылым генераторлары деп аталатын бағдарламалық құралдар берілген шектеу шарттарына сәйкес келетін химиялық құрылымдардың жиынтығын жасау үшін қолданылады. Мысалы, конституциялық изомер генераторлары берілген молекуланың жалпы формуласы үшін барлық мүмкін конституциялық изомерлерді жасай алады. Шын дүниеде химиялық реакциялар химиялық кеңістікте жылжуға мүмкіндік береді. Химиялық кеңістік пен молекулалық қасиеттер арасындағы байланыс көбінесе бірегей емес, яғни өте ұқсас қасиеттерді көрсететін әртүрлі молекулалар болуы мүмкін. Материалдарды жобалау және дәрі-дәрмектерді табу екеуі де химиялық кеңістікті зерттеуді қамтиды.
Systematic exploration of chemical space is possible by creating in silico databases of virtual molecules, which can be visualized by projecting multidimensional property space of molecules in lower dimensions. Generation of chemical spaces may involve creating stoichiometric combinations of electrons and atomic nuclei to yield all possible topology isomers for the given construction principles. In Cheminformatics, software programs called Structure Generators are used to generate the set of all chemical structure adhering to given boundary conditions. Constitutional Isomer Generators, for example, can generate all possible constitutional isomers of a given molecular gross formula. In the real world, chemical reactions allow us to move in chemical space. The mapping between chemical space and molecular properties is often not unique, meaning that there can be very different molecules exhibiting very similar properties. Materials design and drug discovery both involve the exploration of chemical space.