Kemoinformatik ve Moleküler Modelleme
Kemoinformatik, kimyasal verilere hesaplamalı ve bilişimsel teknikleri uygulamakta; molekülleri dijital olarak temsil etmekte, kimyasal alanı araştırmakta ve yapı-özellik ilişkilerini modellemektedir.
Tanım
Kimya, bilgisayar bilimi ve istatistik arasında köprü kurarak, kimyasal bilgiyi hesaplamalı yöntemlerle depolayan, geri çağıran, analiz eden ve modelleyen disiplin olarak tanımlanmaktadır.
Kapsam
Bu alan, moleküllerin ve kimyasal yapıların dijital temsilini, moleküler tanımlayıcıları ve parmak izlerini, benzerlik ve alt yapı aramalarını, sanal tarama ve moleküler kenetlenmeyi (molecular docking) ve kimyasal veriler üzerinde makine öğreniminin artan kullanımını kapsamaktadır. İlk prensiplere dayalı elektronik yapıdan ziyade veri odaklı keşfe yönelmektedir.
Alt konular
Temel sorular
- Moleküller, bilgisayarların onları depolayabilmesi ve karşılaştırabilmesi için nasıl temsil edilmektedir?
- Kimyasal benzerlik nasıl tanımlanmakta ve büyük kütüphaneleri aramak için nasıl kullanılmaktadır?
- Aday moleküller, bir hedef için hesaplamalı olarak nasıl sıralanmaktadır?
- Makine öğrenimi, yapı-özellik ve yapı-aktivite ilişkilerini nasıl öğrenmektedir?
Temel kuramlar
- Moleküler benzerlik prensibi
- Yapısal olarak benzer moleküllerin benzer özelliklere ve aktivitelere sahip olma eğiliminde olduğu, bu durumun benzerlik aramalarını ve birçok tahmine dayalı modeli haklı çıkardığı, ancak önemli istisnaların da bulunduğu belirtilmektedir.
- Yapı tabanlı dijital temsil
- Moleküller, kimyasal yapının depolanmasını, aranmasını ve nicel olarak modellenmesini sağlayan grafikler, çizgi gösterimleri veya tanımlayıcı vektörler olarak kodlanmaktadır.
Klinik önem
Kemoinformatik, modern ilaç keşfi ve malzeme informatiğinin temelini oluşturmakta; geniş kütüphanelerin sanal taranmasını, sentez önceliklendirmesini ve deneysel çabaları yönlendiren özelliklerin tahminini mümkün kılmaktadır.
Tarihçe
1960'lı ve 1970'li yılların kimyasal dokümantasyon ve yapı işleme sistemlerinden ortaya çıkan bu alan, yaklaşık 1998 yılında kemoinformatik adıyla kristalleşmiş ve yüksek verimli tarama, büyük veri tabanları ve makine öğrenimi ile hızla genişlemiştir.
Öne çıkan isimler
- Johann Gasteiger
- Andrew Leach
- Valerie Gillet
- Peter Willett
İlgili konular
Temel eserler
- leach2007
- gasteiger2003
Sıkça sorulan sorular
- Kemoinformatik, kuantum kimyasından nasıl farklılaşmaktadır?
- Kuantum kimyası moleküler özellikleri fiziksel kuramdan hesaplarken, kemoinformatik kimyasal veriler ve istatistiksel veya grafik tabanlı modellerle çalışmakta, genellikle açık bir fiziksel temel olmaksızın, büyük ölçekte düzenleme ve tahmin yapmaktadır.
- Kemoinformatik, biyoinformatik ile aynı mıdır?
- Hayır; bunlar kardeş bilişim disiplinleri olmakla birlikte, kemoinformatik küçük moleküller ve kimyasal yapılar üzerine odaklanırken, biyoinformatik biyolojik diziler ve makromoleküller üzerine yoğunlaşmaktadır.