Amụma Ngwongwo Molecular na QSAR: Mkpebi, pKa na Oke Model — Ọgụgụ isi Artificial na Chemistry (Sayensị ndabere)

Uru:

Ikike ịmata ọdịiche dị n'etiti atụmatụ agbakọrọ agbakọ na atụmatụ atụmatụ ọnụ ọgụgụ ma chọpụta ọkwa ntụkwasị obi
Ikike iji nyochaa mpaghara nke ihe nlereanya ahụ nwere ntụkwasị obi site na iji echiche nke ngalaba ntinye
Ikike ịghọta na mmadụ kwesịrị iji amụma àgwà mee ka ndị na-aga ime ọkwa ma mee mkpebi ikpeazụ site na nyocha.

Tupu synthesize a molekul, anyị na-ajụkarị, sị: "Ọ bụ mmiri soluble? Olee otú acidic ka ọ na-agafe cell membrane? Ọ bụ ihe ezi uche dị ka onye na-achọ ọgwụ?" Ịkọ amụma azịza ajụjụ ndị a tupu nnwale ahụ na-azọpụta ọtụtụ oge. AI na ụdị ya pụrụ iche (ọkachasị QSAR — Mmekọahụ Structure-Quantitative Structure-Activity, ya bụ, ụdị ndekọ ọnụ ọgụgụ nke na-ebu amụma ihe onwunwe sitere na ndị na-akọwa ihe nhazi nke molecule) dị ike na amụma ndị a. Mana amụma ndị a bụ amụma nke puru omume, ọ bụghị nha. Na nkeji a, anyị ga-amụta banyere amụma atụmatụ, ike ya na echiche kachasị mkpa, mpaghara ntinye (mpaghara ebe ihe nlereanya ahụ nwere ntụkwasị obi).

Kedu ihe e buru n'amụma?

logP: ọnụọgụ nkebi nke mmanụ / mmiri nke molekul; Ọ na-egosi lipophilicity (mmasị abụba). Dị oke egwu na nnabata ọgwụ.
Solubility (logS): Kedu ka ọ si agbaze na mmiri.
pKa: Acidity/alkaliness; pH nke otu ionizes.
TPSA: Topological polar surface area; A na-eji ya na nleba anya permeability.
Lipinski "iwu nke ise": ọnụ ụzọ bara uru maka ịdị arọ molecular, logP, ọnụ ọgụgụ nke ndị na-enye onyinye H-bond / ndị na-anabata ndị na-achọ ọgwụ ọnụ.

A na-agbakọ ụfọdụ n'ime ụkpụrụ ndị a nke ọma (dịka TPSA, nọmba H-bond) na ngwaọrụ dịka RDKit; Ụfọdụ n'ime ha bụ atụmatụ ndekọ ọnụ ọgụgụ (logS, ọrụ ndu). Ịmara ọdịiche a na-ekpebi ole ị tụkwasịrị obi.

NDỤMỌDỤ: Chọpụta ma a na-agbakọ njirimara (usoro iwu, nke a na-emegharị) ma ọ bụ "buru amụma" (site na ihe nlereanya, ejighị n'aka). Nwee ntụkwasị obi dị elu na ngụkọ, nwee ntụkwasị obi nke ọma na amụma, wee nyochaa amụma site na nnwale.

Oke nke ngwa: echiche kacha mkpa

Ụdị QSAR na-arụ ọrụ nke ọma na ụmụ irighiri ihe ndị yiri ụmụ irighiri ihe a zụrụ ya. Ọ bụrụ na ị na-enye molekul nke dị nnọọ iche na data ọzụzụ (dịka ọmụmaatụ, ọkpụkpụ dị ukwuu, nke na-adịghị ahụkebe), ihe nlereanya ahụ ka ga-emepụta nọmba, ma ọnụ ọgụgụ ahụ ga-abụ ihe a na-apụghị ịdabere na ya. A na-akpọ nke a "ịnọ na-abụghị oke nke itinye n'ọrụ." Ihe nlereanya mgbe niile na-enye azịza; Ọ bụ ọrụ gị ịgwa ma azịza ya ọ bụ nke a pụrụ ịdabere na ya ma ọ bụ na ọ bụghị.

Ọ na-adịkwa ize ndụ karị mgbe ụdị asụsụ ahụ na-enye uru njirimara: ọ na-emepụta ọnụọgụgụ dị ka uru "nwere ike ịhụ", na-enweghị mgbako n'okpuru. Yabụ ọ bụrụ na ọ ga-ekwe omume, nweta ụkpụrụ njirimara site na ngwa deterministic (RDKit) ma ọ bụ ụdị QSAR na-enye enweghị atụ, ọ bụghị site na ụdị asụsụ.

Nzọụkwụ site na nzọụkwụ: amụma atụmatụ nchekwa

Nyochaa molekul: jiri RDKit tụsaa SILES (otu 2).
Gbakọọ ndị na-ekpebi ihe: MA, logP (gbakọọ), TPSA, ọnụọgụ H-bond sitere na RDKit.
Kaa akara amụma iche iche: Debe amụma nlereanya dị ka logS, ọrụ, wdg. na mkpado "amụma".
Lelee ngalaba nnabata: molekul ahụ ọ dị ka data ọzụzụ? Ọ buru oke ibu/ọ na-adịghị ahụkebe?
Jiri maka ogo, ọ bụghị mkpebi: Jiri amụma na ọkwa ndị aga; Nhọrọ kacha mma bụ nnwale.
Mechie site na nnwale: Nyochaa akụrụngwa dị oke egwu (slubility, pKa) site na nha.

Ndebiri anọ enwere ike iṅomi

1) Njiri mara na RDKit:

si rdkit mbubata Chemfrom rdkit.Chem import Descriptors, rdMolDescriptorsmol = Chem.MolFromSmiles("CC(=O)Oc1ccccc1C(=O)O") # aspirinprint("MA:", round(Descriptors.MolWt(mol),2))bipụta("):logP (calculated) okirikiri (Nkọwapụta.MolLogP (mol),2)) mbipụta ("TPSA:", okirikiri (Descriptors.TPSA(mol),1))ebipụta ("H-bond onyinye:", rdMolDescriptors.CalcNumHBD(mol))ebipụta ("H-bond receiver:", rdMolDescriptors.CalcNumHBA(mol)

2) Ntụle iwu Lipinski:

Molecule (SMILES): [SMILES] Ọrụ: Nyochaa nnabata na iwu Lipinski nke ise nwere ụkpụrụ MA, logP, HBD, HBA ga-agbakọ na RDKit. Kaa akara nke ọ bụla iche iche ka ngafe/ọdịda. Iwu: Emela ọnụ ọgụgụ; Aga m enweta ya site na RDKit, ị kwuru.

3) Atụmatụ atụmatụ + arịrịọ ejighị n'aka:

Molecule (SMILES): [SMILES] Ọrụ: Nye atụmatụ qualitative nke mmiri solubility (logS) (elu / ọkara / ala) ma kọwaa ihe kpatara ya na atụmatụ nhazi. enyela ọnụ ọgụgụ ziri ezi; Kwupụta na nke a bụ Amụma na ọ dị mkpa ka akwado ya site na nnwale. Dọọ aka ná ntị ma ọ bụrụ na molekul nwere usoro pụrụ iche (ihe ize ndụ itinye).

4) Ọkwa ọkwa ọkwa (ibu amụma ụzọ):

N'okpuru ebe a bụ SMILES nke molecules 5. Ọrụ: Depụta ha n'usoro nke mmiri solubility (kacha soluble na opekempe) dabere na structural atụmatụ (ọnụọgụ nke polar otu, yiri mgbaaka, lipophilicity) .Dee ziri ezi maka onye ọ bụla ranking decision. Cheta: Nke a bụ a mbụ ụdị; A ga-eme nhọrọ ikpeazụ site na nha.

Ngwa ngwa adịghị ike / Ike siri ike

Adịghị ike:

Gịnị bụ solubility nke molekul a?

AI na-eme ka ọnụọgụgụ na-adịghị adị n'okpuru ngụkọta oge (dịka "12 mg / ml"); Ọ na-enye obi ike mana ọ nwere ike ịbụ ihe ọjọọ.

siri ike:

Molecule (SMILES): [SMILES].Task: 1) M ga-enye logP, TPSA, HBD/HBA ka a gbakọọ ya na RDKit: [ụkpụrụ].2) Dabere na ụkpụrụ ndị a, kọwaa ma mkpebi ahụ dị elu / ọkara / ala.3) N'inye ọnụ ọgụgụ ziri ezi; Kwupụta na ọ bụ ntule na nnwale achọrọ.

Ihe dị iche: anyị were deterministic ụkpụrụ si ụgbọ ala na-eme ka AI naanị ịkọwa ha; Anyị rịọrọ n'ụzọ doro anya maka ejighị n'aka na mkpa nnwale.

Ụdị njirimara yana ọkwa ntụkwasị obi

atụmatụ

Otu esi enweta

ntụkwasị obi

ndetu

molekụla arọ

RDKit (nkwadebe)

nke ukwuu

Bee si usoro

TPSA, HBD/HBA

RDKit (nkwadebe)

elu

ọchịchị dabere

logP (gbakọọ)

Ụdị RDKit

ọkara-elu

Nwere ike pụọ na nnwale

logS (mkpebi)

Atụmatụ QSAR

ọkara

Dabere na mpaghara nke ọdabara

pKa

ihe nlereanya pụrụ iche

ọkara

Ọ na-adaba n'usoro dị mgbagwoju anya

ọrụ ndu

QSAR/ML

Na-agbanwe agbanwe

Jide n'aka na ị nwalee ma nyochaa

Obere ikpe

Ikpe 1 - Ọnụ ọgụgụ nke mkpebi dabara adaba. Otu nwa akwụkwọ jụrụ AI banyere solubility nke ogige; Ọ natara azịza "25 mg/mL" wee guzobe nnwale nnwale ahụ. Ọnụ ego dị na nha bụ ~ 2 mg / ml, ọdịiche dị okpukpu 10. AI mebere nọmba ahụ. Ihe nkuzi: ewerela akụrụngwa dịka mkpebi dị ka ọnụọgụ sitere na ụdị asụsụ; qualitative amụma + nha.

Ikpe 2 - N'èzí ohere nke ngwa. Ụdị QSAR kwuru na "ọrụ dị elu" maka nnukwu macromolecule nke dị nnọọ iche na nhazi ọzụzụ. Onye ọrụ ahụ chọpụtara na molecule ahụ adịghị ka data ọzụzụ ma were amụma ahụ bụrụ nke a na-apụghị ịdabere na ya; Nnwale ahụ nyere ọrụ dị ala. Ihe nkuzi: ihe nlereanya na-aza mgbe niile; Ọ bụrụ na o nweghị ohere, azịza ya abaghị uru.

Ikpe 3 - Ojiji Lipinski ziri ezi. Na otu nwa akwukwo molecule, AI enyocha Lipinski na ụkpụrụ sitere na RDKit: MA 512 (> 500, borderline), logP 4.8 (mma), HBD 2, HBA 7. Onye ọrụ tụgharịrị n'ụzọ ziri ezi "otu criterion na-anọgide ma iwu ahụ abụghị nke zuru oke" ma ọ bụghị kpochapụ molekul kpamkpam. Ihe nkuzi: iwu bụ ụkpụrụ, ọ bụghị ọnụ ụzọ; Jiri okwu gbara ya tụgharịa tụgharịa uche.

Mmejọ ndị nkịtị

Inweta ọnụọgụ njirimara site na ụdị asụsụ. A na-emepụta ụkpụrụ ndị a na-agbakọghị; Jiri deterministic ngwá ọrụ ma ọ bụ ihe nlereanya na-ejighị n'aka.
Na-eleghara ubi nke itinye n'ọrụ anya. Ihe nlereanya ahụ na-emepụta nọmba maka molekul ọ bụla; enweghị ntụkwasị obi n'èzí ubi.
N'ịtụle nha nha anya. logS bụ atụmatụ; Ọ bụghị ihe ngbanwe maka mkpebi nnwale.
N'ịtụle Lipinski iwu zuru oke. A naghị ewepụ onye ndoro-ndoro ochichi nke nọ na oke; Ọtụtụ ọgwụ na-emebi iwu.
Na-agbagwoju anya "gbakọrọ" na "atụmatụ." A na-agbakọ TPSA (nke a pụrụ ịdabere na ya), a na-eme atụmatụ ọrụ (ejighị n'aka).

Ịkpachara anya: Amụma atụmatụ dị mma maka ọkwa na ịkwado ndị ga-aga n'ihu; ma ọ bụghị iji kpebie naanị mkpebi. "The nlereanya kwuru soluble" bụ a hypothesis; "M tụrụ, ọ na-agbaze" bụ ihe si na ya pụta.

Na nchịkọta

Enwere ike ibu amụma ihe ndị molekul tupu nnwale ahụ wee chekwaa oge dị ukwuu.
A na-agbakọ ụfọdụ atụmatụ deterministically (MA, TPSA, HBD/HBA), ụfọdụ bụ atụmatụ ndekọ aha (logS, ọrụ).
Ngalaba nke ntinye bụ echiche kachasị mkpa: ihe nlereanya na-aza mgbe niile, mana ọ bụ ihe a na-apụghị ịdabere na ya na mpụga ngalaba.
Nweta ọnụ ọgụgụ njirimara ahụ site na RDKit ma ọ bụ ụdị enweghị isi, ọ bụghị ụdị asụsụ.
Jiri amụma were ọkwa ọkwa; Mee mkpebi ikpeazụ site na ịnwale.

Ọrụ ngwa

Họrọ ụmụ irighiri ihe ise (dịka usoro ọgwụ). Gbakọọ MA, logP, TPSA, HBD, HBA maka onye ọ bụla nwere RDKit wee nyochaa Lipinski. Iche iche, jụọ AI maka qualitative atụmatụ (ọ bụghị ọnụ ọgụgụ) nke solubility nke ọ bụla molekul na ubi ịdọ aka ná ntị ngwa. Chịkọta ụkpụrụ deterministic na amụma AI na tebụl. Kedu molekul nyere profaịlụ dị ka ọgwụ? Ebee ka ejighị n'aka kacha elu?

ndetu

[] M na-ama ọdịiche dị n'etiti deterministic gbakọọ na amụma atụmatụ.
[] Ana m enweta ụkpụrụ ihe onwunwe site na RDKit/ụdị, ọ bụghị ụdị asụsụ.
[] Ahụrụ m ụmụ irighiri ihe na-abụghị oke nke itinye.
[] M na-eji Lipinski dị ka onye nduzi, ọ bụghị iwu zuru oke.
[] M na-eji amụma maka ogo na mkpebi maka nnwale.
[] Enwere m atụmatụ iji nyochaa njirimara dị oke egwu site na nha.