Молекулярное подобие

Понятие молекулярного подобия (или химического подобия, chemical similarity) является одной из ключевых концепций хемоинформатики ^[1][2]. Оно играет важную роль в современных подходах к прогнозированию свойств химических соединений, дизайну новых соединений с заранее заданными свойствами и, в особенности, при поиске новых лекарственных препаратов путем проведения скрининга больших баз данных по доступным (или потенциально доступным) химическим соединениям. Подобный поиск основан на принципе подобия свойств, сформулированном Johnson и Maggiora: подобные химические соединения обладают подобными свойствами^[1].

Меры молекулярного подобия

Мера молекулярного подобия часто описывается как величина, обратная расстоянию либо равная константе минус расстояние в дескрипторном пространстве.

Поиск по подобию и виртуальный скрининг

Основанный на подобии виртуальный скрининг (разновидность основанного на структурах лигандов виртуального скрининга) исходит из предположения о том, что все соединения из базы данных, подобные данному соединению, обладают подобной биологической активностью. Хотя эта гипотеза не всегда оказывается справедливой^[3], однако часто набор химических структур, отобранных в ходе подобного скрининга, оказывается существенно обогащенным соединениями, обладающими нужным видом биологической активности^[4]. Для достижения большей эффективности в проведении основанного на подобии виртуального скрининга химические структуры обычно описываются при помощи молекулярных скринов (структурных ключей) либо при помощи молекулярных отпечатков пальцев фиксированного или переменного размера. Хотя молекулярные скрины и молекулярные отпечатки пальцев могут быть составлены на основе как чисто топологической (2D) информации о молекулярной связности, так и на информации (3D) о пространственном строении молекул, топологические отпечатки пальцев, представляющие собой разновидность бинарных фрагментных дескрипторов, доминируют в этой области. Если для работы с химическими базами данных небольшого и среднего размера вполне годятся структурные ключи, например ключи MDL^[5], то для эффективной работы с большими базами данных предпочтительно использовать обладающие большей информационной плотностью молекулярные отпечатки пальцев. Примерами могут служить основанные на структурных фрагментах молекулярные отпечатки пальцев фирм Daylight^[6], BCI^[7], и Tripos^[8]. Наиболее распространенной мерой подобия для структур, представленных при помощи молекулярных отпечатков пальцев, является коэффициент Танимото (Джакара) T. Две химические структуры обычно считаются подобными, если $T > 0.85$ (для молекулярных отпечатков пальцев фирмы Daylight).

Примечания

1. ↑ ^{1 2} A. M. Johnson, G. M. Maggiora Concepts and Applications of Molecular Similarity. — New York: John Willey & Sons, 1990.
2. ↑ N. Nikolova, J. Jaworska (2003). «Approaches to Measure Chemical Similarity - a Review». QSAR & Combinatorial Science 22 (9-10): 1006-1026.
3. ↑ H. Kubinyi (1998). «Similarity and Dissimilarity: A Medicinal Chemist’s View». Persp. Drug Discov. Design 9-11: 225–252.
4. ↑ Y. C. Martin, J. L. Kofron, L. M. Traphagen. «Do structurally similar molecules have similar biological activity?». J. Med. Chem. 45 (19): 4350-4358.
5. ↑ J. L. Durant, B. A. Leland, D. R. Henry, J. G. Nourse (2002). «Reoptimization of MDL Keys for Use in Drug Discovery». J. Chem. Inf. Comput. Sci. 42 (6): 1273-1280.
6. ↑ Daylight Chemical Information Systems Inc.. Архивировано из первоисточника 22 марта 2012.
7. ↑ Barnard Chemical Information Ltd.. Архивировано из первоисточника 22 марта 2012.
8. ↑ Tripos Inc.. Архивировано из первоисточника 22 марта 2012.

Ссылки

• Chemical Similarity (QSAR World)
• Similarity Principle
• Fingerprint-based Similarity used in QSAR Modeling