Cheminformatik und Molekulare Modellierung
Die Cheminformatik wendet computergestützte und informationstechnische Methoden auf chemische Daten an, um Moleküle digital darzustellen, den chemischen Raum zu durchsuchen und Struktur-Eigenschafts-Beziehungen zu modellieren.
Definition
Die Disziplin, die chemische Informationen mithilfe computergestützter Methoden speichert, abruft, analysiert und modelliert und dabei Chemie, Informatik und Statistik miteinander verbindet.
Scope
Umfasst die digitale Darstellung von Molekülen und chemischen Strukturen, molekulare Deskriptoren und Fingerabdrücke, Ähnlichkeits- und Substruktur-Suchen, virtuelles Screening und molekulares Docking sowie den zunehmenden Einsatz von maschinellem Lernen bei chemischen Daten. Orientiert sich an datengesteuerter Entdeckung und weniger an der Elektronenstruktur aus ersten Prinzipien.
Sub-topics
Core questions
- Wie werden Moleküle so dargestellt, dass Computer sie speichern und vergleichen können?
- Wie wird chemische Ähnlichkeit definiert und zur Suche in großen Bibliotheken verwendet?
- Wie werden Kandidatenmoleküle für ein Ziel rechnerisch bewertet?
- Wie lernt maschinelles Lernen Struktur-Eigenschafts- und Struktur-Wirkungs-Beziehungen?
Key theories
- Prinzip der molekularen Ähnlichkeit
- Strukturell ähnliche Moleküle neigen dazu, ähnliche Eigenschaften und Aktivitäten aufzuweisen, was die Ähnlichkeitssuche und viele prädiktive Modelle rechtfertigt, wobei bemerkenswerte Ausnahmen anerkannt werden.
- Strukturbasierte digitale Darstellung
- Moleküle werden als Graphen, Liniennotationen oder Deskriptorvektoren kodiert, die die Speicherung, Suche und quantitative Modellierung chemischer Strukturen ermöglichen.
Clinical relevance
Die Cheminformatik untermauert die moderne Wirkstoffforschung und Materialinformatik, indem sie das virtuelle Screening großer Bibliotheken, die Priorisierung der Synthese und die Vorhersage von Eigenschaften ermöglicht, die experimentelle Bemühungen leiten.
History
Aus den chemischen Dokumentations- und Strukturverwaltungssystemen der 1960er und 1970er Jahre hervorgegangen, kristallisierte sich das Feld um 1998 unter dem Namen Chemoinformatik heraus und expandierte rasch mit Hochdurchsatz-Screening, großen Datenbanken und maschinellem Lernen.
Key figures
- Johann Gasteiger
- Andrew Leach
- Valerie Gillet
- Peter Willett
Related topics
Seminal works
- leach2007
- gasteiger2003
Frequently asked questions
- Wie unterscheidet sich die Cheminformatik von der Quantenchemie?
- Die Quantenchemie berechnet molekulare Eigenschaften aus physikalischer Theorie, während die Cheminformatik mit chemischen Daten und statistischen oder graphenbasierten Modellen arbeitet, oft ohne explizite Physik, um in großem Maßstab zu organisieren und vorherzusagen.
- Ist Cheminformatik dasselbe wie Bioinformatik?
- Nein; es handelt sich um verwandte Informatikdisziplinen, aber die Cheminformatik konzentriert sich auf kleine Moleküle und chemische Strukturen, während die Bioinformatik sich auf biologische Sequenzen und Makromoleküle konzentriert.