شیمیانفورماتیک و مدلسازی مولکولی
شیمیانفورماتیک تکنیکهای محاسباتی و اطلاعاتی را در دادههای شیمیایی به کار میبرد و مولکولها را به صورت دیجیتالی نمایش میدهد، فضای شیمیایی را جستجو میکند و روابط ساختار-خواص را مدلسازی مینماید.
Definition
رشتهای که اطلاعات شیمیایی را با استفاده از روشهای محاسباتی ذخیره، بازیابی، تحلیل و مدلسازی میکند و پلی بین شیمی، علوم کامپیوتر و آمار ایجاد مینماید.
Scope
این حوزه شامل نمایش دیجیتالی مولکولها و ساختارهای شیمیایی، توصیفگرها و اثرانگشتهای مولکولی، جستجوی شباهت و زیرساختار، غربالگری مجازی و داکینگ مولکولی، و استفاده فزاینده از یادگیری ماشین بر روی دادههای شیمیایی است. رویکرد آن بیشتر به سمت کشف مبتنی بر داده است تا اصول اولیه ساختار الکترونیکی.
Sub-topics
Core questions
- مولکولها چگونه نمایش داده میشوند تا کامپیوترها بتوانند آنها را ذخیره و مقایسه کنند؟
- شباهت شیمیایی چگونه تعریف میشود و برای جستجو در کتابخانههای بزرگ چگونه استفاده میشود؟
- مولکولهای کاندیدا برای یک هدف چگونه به صورت محاسباتی رتبهبندی میشوند؟
- یادگیری ماشین چگونه روابط ساختار-خواص و ساختار-فعالیت را میآموزد؟
Key theories
- اصل شباهت مولکولی
- مولکولهای از نظر ساختاری مشابه، معمولاً خواص و فعالیتهای مشابهی دارند که جستجوی شباهت و بسیاری از مدلهای پیشبینیکننده را توجیه میکند، اگرچه استثنائات قابل توجهی نیز وجود دارد.
- نمایش دیجیتالی مبتنی بر ساختار
- مولکولها به صورت گرافها، نمادگذاریهای خطی، یا بردارهای توصیفگر کدگذاری میشوند که امکان ذخیرهسازی، جستجو و مدلسازی کمی ساختار شیمیایی را فراهم میکند.
Clinical relevance
شیمیانفورماتیک زیربنای کشف داروهای مدرن و انفورماتیک مواد است و امکان غربالگری مجازی کتابخانههای وسیع، اولویتبندی سنتز، و پیشبینی خواصی را فراهم میکند که راهنمای تلاشهای تجربی هستند.
History
این حوزه که از سیستمهای مستندسازی شیمیایی و مدیریت ساختار در دهههای ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ پدید آمد، در حدود سال ۱۹۹۸ تحت عنوان شیمیانفورماتیک متبلور شد و با غربالگری با توان عملیاتی بالا، پایگاههای داده بزرگ و یادگیری ماشین به سرعت گسترش یافت.
Key figures
- Johann Gasteiger
- Andrew Leach
- Valerie Gillet
- Peter Willett
Related topics
Seminal works
- leach2007
- gasteiger2003
Frequently asked questions
- شیمیانفورماتیک چه تفاوتی با شیمی کوانتومی دارد؟
- شیمی کوانتومی خواص مولکولی را از نظریه فیزیکی محاسبه میکند، در حالی که شیمیانفورماتیک با دادههای شیمیایی و مدلهای آماری یا مبتنی بر گراف، اغلب بدون فیزیک صریح، برای سازماندهی و پیشبینی در مقیاس بزرگ کار میکند.
- آیا شیمیانفورماتیک همان بیوانفورماتیک است؟
- خیر؛ آنها رشتههای انفورماتیک خواهر هستند، اما شیمیانفورماتیک بر مولکولهای کوچک و ساختارهای شیمیایی تمرکز دارد در حالی که بیوانفورماتیک بر توالیهای بیولوژیکی و ماکرومولکولها متمرکز است.