Методы молекулярного моделирования в основе направленного поиска лекарственных средств. Создание компьютерной модели молекулы
Материалы / Инновационный путь развития технологии создания новых лекарственных средств / Методы молекулярного моделирования в основе направленного поиска лекарственных средств. Создание компьютерной модели молекулы
Страница 1

Вначале создается компьютерная модель объекта, а также применяется компьютерное моделирование для формирования молекул на месте проведения исследования. Модель может быть как двухмерной, так и трехмерной.

Для создания двухмерной модели используется теория графов. Граф - это абстрактная структура, которая содержит узлы, соединенные ребрами. В молекулярных графах узлами соответствуют атомы, а ребра - связям между атомами. Часто в молекулярных графах опущены атомы водорода. Узлы и ребра могут иметь свойства связанные с ними. Например, для узлов это может быть атомное число или тип атома, а для ребер число связей. Эти свойства могут быть полезны при проведении операций над молекулярным графом. Графы дают только представление о том, в каком порядке связаны между собой атомы в молекуле. Подграфы – это подмножество узлов и ребер в графе, например, бензол является подграфом молекулярного графа аспирина. Таким образом, данный граф может выполнен различными способами и не соответствовать стандартному изображению химической структуры. Изображение в виде «дерева» - это особый вид графа, в котором есть только один единственный путь подключения каждой пары вершины, то есть, нет циклов и ароматических колец.

Также необходимо иметь средства для распространения информации о молекулярных графах от компьютера к компьютеру. Это достигается различными способами. Наиболее общий способ это использование таблиц соединения. Альтернативный путь представления и распространения молекулярного графа через использование линейного описания. Недавно нашло широкое признание линейное представление - упрощенная молекулярная внутренняя линейная вводная спецификация (Simplified Molecular Input Line Entry Specification (SMILES)). Одна из причин широкого использования SMILES заключается в том, что всего несколько правил необходимо для написания и понимания большинства SMILES строк.

Такая интерпретация молекул может быть названа «естественным языком» органической химии. Тем не менее, они лишь указывают на атомы и порядок их связывания. Стерические и электронные свойства могут зависеть от того, в каком положении в пространстве находятся трехмерная структура или конформация. Таким образом, это придает особый интерес к разработке алгоритмов и систем баз данных, содержащих информацию о трехмерной структуре и конформации.

Но использование трехмерной структуры связано с рядом проблем. Большинство молекул, представляющих интерес, может иметь более одной низкоэнергетической конформации и во многих случаях количество доступных структур очень велико. Поэтому необходимы эффективные алгоритмы, принимающие во внимание конформационную гибкость. Истинное представление о молекулярных свойствах и характеристиках могут быть получены очень сложными вычислительными моделями, разработанными на основе квантовой механики и молекулярной симуляции. Эти вычислительные модели не разработаны для работы с большим числом молекул и поэтому необходима разработка более эффективных вычислительных методов для представления ключевых характеристик молекулярных конформаций.

Данные о трехмерной структуре вещества получают из экспериментальных данных ядерно-магнитного резонанса или рентген - кристаллографии. После обработки экспериментальных данных представление о трехмерной структуре записываются в специальную базу данных. К примеру Кембриджская структурная база (CSD) данных содержит данные о структуре, полученных методом рентген - кристаллографии, более чем 400,000 органических и органометаллических веществ. Протеиновая база данных содержит информацию о более чем 44,000 структурах протеинов, протеин-лигандных комплексов, нуклеиновых кислот, гидрокарбонатных структурах, полученных в результате рентген-кристаллографии и ядерно-магнитного резонанса. Обе базы данных широко используются и постоянно обновляются.

Страницы: 1 2

Смотрите также

Крашение натурального шелка активными бромакриламидными ланазолевыми красителями
...

Лигнин
В технологии переработки древесной зелени под хвойной древесной зеленью понимают – хвойную лапку, то есть охвоенные побеги, таким образом, хвойная древесная зелень представляет собой смесь ...

Извлечение никеля из полировальных ванн для никелирования
При нанесении декоративных хромовых покрытий на деталь для защиты от коррозии сначала наносят слой никеля. Для получения гладкой и блестящей поверхности, необходимой для хромирования, нанос ...