ebook Podstawy chemoinformatyki leków. Wydanie drugie rozszerzone Andrzej Bąk, Jarosław Polański

Wydawca: Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego

Rok wydania: 2018

Na polskim rynku księgarskim dostępnych jest szereg podręczników poświęconych chemii leków oraz projektowaniu leków, brakuje natomiast podręcznika poświęconego chemoinformatyce. W zamyśle autorów niniejszy skrypt ma za zadanie wypełnić tę lukę. Ponieważ od swych źródeł chemoinformatyka łączy się z projektowaniem molekularnym, wyeksponowaliśmy w szczególności problemy chemoinformatyki leków. Odpowiada to profilowi nowych specjalności, chemii leków oraz chemii informatycznej, uruchomionych w Instytucie Chemii Uniwersytetu Śląskiego. Podręcznik przeznaczony jest dla studentów chemii i farmacji, którzy interesują się wykorzystaniem komputera jako narzędzia wspomagającego badania oraz dydaktykę tych przedmiotów.

Spis treści ebooka Podstawy chemoinformatyki leków. Wydanie drugie rozszerzone

Spis treści

Przedmowa do wydania drugiego / 9

1. Wstęp / 11
2. Przedmiot chemii i chemoinformatyki / 13
3. Komputer jako narzędzie pracy chemika – problemy wprowadzania danych / 21
3.1. Kodowanie cząsteczek w chemoinformatyce / 26
3.2. Grafy cząsteczek chemicznych / 26
3.3. Notacja liniowa / 28
3.3.1. Kody SMILES / 30
3.3.1.1. SMILES – język kodowania grafów molekularnych / 30
3.3.1.2. Gramatyka języka SMILES / 31
3.3.2. Inne systemy notacji liniowej / 41
3.4. Macierzowe systemy kodowania konstytucji cząsteczki / 42
3.5. Edytory molekularne / 50
3.6. Standardy wymiany informacji strukturalnej / 60
3.7. Nomenklatura chemiczna / 68
3.8. Związek chemiczny – in vitro oraz in silico / 72
3.9. Ontologia chemiczna – formalna definicja związku chemicznego / 73
3.10. Właściwości związków chemicznych i ich pomiary / 76
3.11. Chemiczne bazy danych / 78
3.11.1. Organizacja bazy danych / 78
3.11.2. Typy baz danych / 80
3.11.3. Strukturalne bazy danych ligandów / 83
3.11.4. Strukturalne bazy danych makromolekuł / 86
3.11.5. Bazy literaturowe / 90

4. Chemia in silico – problemy przetwarzania danych / 93
4.1. Deskryptory molekularne / 93
4.1.1. Kodujące deskryptory konstytucyjne / 95
4.1.2. Deskryptory daktyloskopowe cząsteczki / 95
4.1.3. Deskryptory obliczane na podstawie atomowej reprezentacji cząsteczki / 95
4.1.4. Deskryptory obliczane na podstawie fragmentów molekularnych / 96
4.1.5. Deskryptory topologiczne / 96
4.1.6. Proste deskryptory geometryczne / 97
4.1.7. Złożone deskryptory geometryczne / 97
4.1.7.1. Deskryptory pola oddziaływań cząsteczkowych / 97
4.1.7.2. Deskryptory profilu konformacyjnego / 98
4.1.7.3. Deskryptory wirtualnego miejsca receptorowego / 98
4.1.7.4. Deskryptory receptorowe / 100
4.1.8. Deskryptory złożonych systemów cząsteczkowych ligand – receptor / 100
4.1.9. Deskryptory skorelowane z właściwościami / 100
4.1.9.1. Korelaty właściwości globalnych / 100
4.1.9.2. Korelaty fragmentów molekularnych – stałe Hammetta / 101
4.1.9.3. Prognozowanie właściwości związków chemicznych / 104
4.2. Modelowanie struktur 3D / 107
4.2.1. Generatory struktur 2D / 110
4.2.2. Generatory struktur 3D / 110
4.2.2.1. Semiempiryczne metody chemii kwantowej / 116
4.2.2.2. Mechanika molekularna / 117
4.2.2.3. Dynamika molekularna / 125
4.2.2.4. Techniki generowania konformerów / 133
4.2.3. Pakiety do modelowania molekularnego / 134
4.3. Podobieństwo strukturalne cząsteczek / 139
4.4. Synteza i retrosynteza / 152
4.4.1. Synteza organiczna – odwzorowanie reagentów w produkty / 154
4.4.2. Projektowanie syntezy organicznej – odwzorowanie produktów w reagenty / 155
4.4.3. Retroreakcje – nomenklatura syntonów / 160
4.4.4. Operacje na syntonach / 160
4.4.4.1. Przekształcenie syntonu w reagent / 160
4.4.4.2. Modyfikacje syntonów / 162
4.4.4.3. Odwrócenie reaktywności / 163
4.4.5. Komputerowo wspomagane projektowanie syntezy (CASD) / 164
4.5. Eksploracja baz danych / 166
4.6. Chemometria – analizy złożonych danych chemicznych / 169
4.6.1. Wybrane metody analizy struktury danych / 170
4.6.2. Podstawowe pojęcia chemometrii / 171
4.6.3. Zmienne i ich korelacje / 171
4.6.4. Wstępna transformacja danych / 173
4.6.5. Eksploracja danych / 175
4.6.6. Jednoczynnikowa analiza wariancji / 175
4.6.7. Wieloczynnikowa analiza wariancji / 178
4.6.8. Algorytmy genetyczne / 180
4.6.9. Wybrane techniki projekcji i wizualizacji wielu zmiennych / 183
4.6.10. Analiza czynników głównych / 183
4.6.11. Sieci neuronowe / 185
4.6.12. Analiza regresji / 198
4.6.13. Metoda najmniejszych kwadratów / 201
4.6.14. Analiza regresji czynników głównych / 205
4.6.15. Metoda częściowych najmniejszych kwadratów / 205
4.6.16. Walidacja krzyżowa / 207
4.7. Komputerowe wspomaganie projektowania molekularnego / 212
4.8. Synteza ukierunkowana na właściwości / 214
4.8.1. Intuicja i szczęśliwy traf w poszukiwaniach i odkryciach nowych leków / 215
4.8.2. Schematy racjonalne w poszukiwaniu nowych leków – badanie zależności między budową a działaniem związków / 215
4.8.3. Badania przesiewowe metodami chemii kombinatorycznej / 223
4.8.4. Projektowanie molekularne in silico / 224
4.8.5. Projektowanie leków, kiedy dostępne są dane strukturalne receptora / 224
4.8.6. Dokowanie molekularne / 227
4.8.7. Projektowanie oparte na szeregu aktywnych ligandów / 233
4.8.8. Ilościowe modele zależności struktura – aktywność QSAR / 235
4.8.8.1. Modele 0D QSAR / 236
4.8.8.2. Modele 1D QSAR / 237
4.8.8.3. Modele 2D QSAR / 237
4.8.8.4. Modele 3D QSAR / 239
4.8.8.5. Modele 4D QSAR / 243
4.8.8.6. Modele 5D QSAR / 244
4.8.8.7. Modele 6D QSAR / 245
4.8.8.8. Modele RI-QSAR z wirtualnym receptorem modelowanym danymi innymi niż szereg jego aktywnych ligandów / 245
4.8.8.9. Modele RD QSAR z rzeczywistymi danymi receptorowymi / 246
4.8.9. Lekotypy / 247

5. Internetowe zasoby i nowe technologie chemoinformatyczne on-line / 249

Literatura dodatkowa / 255
Dodatek / 257