Хемоинформатика и молекулярное моделирование
Хемоинформатика применяет вычислительные и информационные методы к химическим данным, представляя молекулы в цифровом виде, исследуя химическое пространство и моделируя взаимосвязи структура-свойство.
Definition
Дисциплина, которая хранит, извлекает, анализирует и моделирует химическую информацию с использованием вычислительных методов, объединяя химию, информатику и статистику.
Scope
Охватывает цифровое представление молекул и химических структур, молекулярные дескрипторы и отпечатки, поиск по сходству и подструктурам, виртуальный скрининг и молекулярный докинг, а также растущее использование машинного обучения для химических данных. Ориентирована на открытие, управляемое данными, а не на электронную структуру из первых принципов.
Sub-topics
Core questions
- Как молекулы представляются таким образом, чтобы компьютеры могли их хранить и сравнивать?
- Как определяется химическое сходство и используется для поиска в больших библиотеках?
- Как кандидаты молекул ранжируются вычислительно для целевого объекта?
- Как машинное обучение изучает взаимосвязи структура-свойство и структура-активность?
Key theories
- Принцип молекулярного сходства
- Структурно схожие молекулы, как правило, обладают схожими свойствами и активностью, что обосновывает поиск по сходству и многие прогностические модели, хотя и с заметными исключениями.
- Структурно-ориентированное цифровое представление
- Молекулы кодируются как графы, линейные нотации или векторные дескрипторы, которые позволяют хранить, искать и количественно моделировать химическую структуру.
Clinical relevance
Хемоинформатика лежит в основе современной разработки лекарств и материаловедческой информатики, обеспечивая виртуальный скрининг обширных библиотек, приоритизацию синтеза и прогнозирование свойств, которые направляют экспериментальные усилия.
History
Возникнув из систем химической документации и обработки структур 1960-х и 1970-х годов, эта область кристаллизовалась под названием хемоинформатика примерно в 1998 году и быстро расширилась благодаря высокопроизводительному скринингу, большим базам данных и машинному обучению.
Key figures
- Johann Gasteiger
- Andrew Leach
- Valerie Gillet
- Peter Willett
Related topics
Seminal works
- leach2007
- gasteiger2003
Frequently asked questions
- Чем хемоинформатика отличается от квантовой химии?
- Квантовая химия вычисляет молекулярные свойства на основе физической теории, тогда как хемоинформатика работает с химическими данными и статистическими или графовыми моделями, часто без явной физики, для организации и прогнозирования в масштабе.
- Является ли хемоинформатика тем же самым, что и биоинформатика?
- Нет; это родственные информационные дисциплины, но хемоинформатика сосредоточена на малых молекулах и химических структурах, в то время как биоинформатика сосредоточена на биологических последовательностях и макромолекулах.