Chemický prostor
Chemický prostor je chemoinformatický koncept odkazující se na prostor vlastností všech teoreticky možných molekul a chemických sloučenin splňující soubor určených konstrukčních pravidel a mezních podmínek. Chemický prostor obsahuje miliony sloučenin dostupných výzkumníkům. Příkladem mohou být knihovny využívané metodami molekulárního dokování.[2]
Teoretické prostory
[editovat | editovat zdroj]Chemickým prostorem se často v chemoinformatice myslí prostor farmakologicky aktivních molekul. Neexistuje metoda, která by dokázala přesně určit velikost tohoto prostoru. Jeho velikost se řádově odhaduje na 1060 molekul. Tyto odhady [3] vycházejí z Lipinského pravidla, obzvlášť horního limitu molekulové hmotnosti činícího 500 g·mol−1, a omezení se na atomy uhlíku, vodíku, kyslíku, síry a dusíku. Dále se předpokládá přítomnost maximálně 30 atomů a 4 aromatických cyklů, přičemž se zohledňují možnosti větvení. Tento odhad velikosti prostoru farmakologicky aktivních molekul je často zaměňován za odhad velikosti prostoru organických molekul,[4] který je však po zahrnutí halogenů a dalších prvků mnohem větší. Krom těchto chemických prostorů byl zaveden také prostor známých léčiv definovaný deskriptory komerčně dostupných léčiv.[5][6][7] Prostor známých léčiv se využívá například při navrhování nových léčiv, kdy se parametry kandidátní molekuly srovnávají s pamaretry známých léčiv v tomto prostoru.
Empirické prostory
[editovat | editovat zdroj]K lednu 2020 bylo Americkou chemickou společností registrováno více než 159 milionů organických a anorganických látek,[8] což znamená, že byly zmíněny v odborné literatuře. Příkladem fyzicky existujících chemických knihoven jsou chemické knihovny využívané při experimentálním screeningu látek. Tyto knihovny obsahují stovky až stovky tisíc různých molekul.
Generování chemických prostorů
[editovat | editovat zdroj]Systematický průzkum chemického prostoru je možný vytvářením in silico databází virtuálních molekul,[9] které mohou být zobrazeny projekcí vícerozměrného prosotru vlastností molekul do prostoru s méně rozměry.[10][11] Chemické prostory mohou být generovány vytvářením stechiometrických kombinací elektronů a atomových jader za účelem získání všech možných izomerů získatelných za daných konstrukčních pravidel. V chemoinformatice se využívají programy nazývané generátory struktur, které vytvářejí všechny možné chemické struktury splňující dané mezní podmínky. Například generátory konstitučních izomerů generují všechny izomery z daného sumárního vzorce.
Pohyb chemickým prostorem je ve fyzickém světě umožňován chemickými reakcemi. Vztah mezi chemickým prostorem a molekulárními vlastnostmi není vždy jednoznačně daný, což znamená, že velmi odlišné molekuly mohou mít velmi podobné vlastnosti. Mezi oblasti zahrnující průzkum chemického prostoru patří materiálové inženýrství a vývoj léčiv.
Odkazy
[editovat | editovat zdroj]Reference
[editovat | editovat zdroj]V tomto článku byl použit překlad textu z článku Chemical space na anglické Wikipedii.
- ↑ REYMOND, J.-L.; AWALE, M. Exploring chemical space for drug discovery using the chemical universe database.. ACS Chem. Neurosci.. 2012, s. 649–657. doi:10.1021/cn3000422. PMID 23019491.
- ↑ RUDLING, Axel; GUSTAFSSON, Robert; ALMLÖF, Ingrid; HOMAN, Evert; SCOBIE, Martin; WARPMAN BERGLUND, Ulrika; HELLEDAY, Thomas. Fragment-Based Discovery and Optimization of Enzyme Inhibitors by Docking of Commercial Chemical Space. Journal of Medicinal Chemistry. 2017-10-12, s. 8160–8169. ISSN 1520-4804. doi:10.1021/acs.jmedchem.7b01006. PMID 28929756.
- ↑ BOHACEK, R .S.; C. MCMARTIN; W. C. GUIDA. The art and practice of structure‐based drug design: A molecular modeling perspective. Medicinal Research Reviews. 1999, s. 3–50. doi:10.1002/(SICI)1098-1128(199601)16:1<3::AID-MED1>3.0.CO;2-6. PMID 8788213.
- ↑ KIRKPATRICK, P.; C. ELLIS. Chemical space. Nature. 2004, s. 823-865. Dostupné online. doi:10.1038/432823a. Bibcode 2004Natur.432..823K.
- ↑ Mirza, A.; Desai, R.; Reynisson, J. Known drug space as a metric in exploring the boundaries of drug-like chemical space.. Eur. J. Med. Chem.. 2009, s. 5006–5011. doi:10.1016/j.ejmech.2009.08.014. PMID 19782440.
- ↑ Bade, R.; Chan, H.F.; Reynisson, J. Characteristics of known drug space. Natural products, their derivatives and synthetic drugs.. Eur. J. Med. Chem.. 2010, s. 5646–5652. doi:10.1016/j.ejmech.2010.09.018. PMID 20888084.
- ↑ Matuszek, A. M.; Reynisson, J. Defining Known Drug Space Using DFT.. Mol. Inform.. 2016, s. 46–53. doi:10.1002/minf.201500105. PMID 27491789.
- ↑ CAS REGISTRY - The gold standard for chemical substance information [online]. [cit. 2020-01-23]. Dostupné online.
- ↑ L. Ruddigkeit; R. VAN DEURSEN; L. C. BLUM; J.-L. REYMOND. Enumeration of 166 Billion Organic Small Molecules in the Chemical Universe Database GDB-17. J. Chem. Inf. Model.. 2012, s. 2864–2875. doi:10.1021/ci300415d. PMID 23088335.
- ↑ M. Awale; R. VAN DEURSEN; J. L. REYMOND. MQN-Mapplet: Visualization of Chemical Space with Interactive Maps of DrugBank, ChEMBL, PubChem, GDB-11, and GDB-13. J. Chem. Inf. Model.. 2013, s. 509–18. doi:10.1021/ci300513m. PMID 23297797.
- ↑ L. Ruddigkeit; L. C. BLUM; J.-L. REYMOND. Visualization and Virtual Screening of the Chemical Universe Database GDB-17. J. Chem. Inf. Model.. 2013, s. 56–65. Dostupné online. doi:10.1021/ci300535x. PMID 23259841.