Новости
Библиотека
Таблица эл-тов
Биографии
Карта сайтов
Ссылки
О сайте


Пользовательского поиска




13.10.2016

Новая компьютерная программа предсказывает химические связи

Ученые из Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ разработали программный пакет Knodle для определения связей и степени связи в молекулах. Эта компьютерная программа упрощает один из этапов разработки новых лекарств, сообщается в пресс-релизе МФТИ.

Новая компьютерная программа предсказывает химические связи
Новая компьютерная программа предсказывает химические связи

Лекарство, попав в организм человека, должно воздействовать на причину болезни. На молекулярном уровне это нарушение работы каких-то белков и генов, их кодирующих. В разработке лекарств их называют мишенью. Если лекарство противовирусное, то оно должно как-то мешать вирусам встраивать свой геном в человеческий. Тогда мишенью лекарства будет уже белок вируса. Структура встраивающегося белка вируса известна, и даже известно, какое место у него самое важное – сайт связывания. Если вставить в сайт связывания «затычку» в виде определенной молекулы, то белок вируса не сможет «вживиться» в геном человека и умрет.

При поиске нужных молекул на помощь приходят огромные базы веществ. Для отбора берутся специальные программы, которые, используя приближения квантовой химии, оценивают место и силу, с которой сможет прицепиться молекула-«затычка» к белку. Но оказывается, что в базах есть только форма вещества, а для адекватной оценки этим программам требуется еще и информация о состоянии всех атомов и соединений в молекуле. Задачей определения этих состояний и занимается разработанная исследователями компьютерная система Knodle. С помощью новых технологий можно сузить область поиска с сотен тысяч веществ всего до сотни.

Принцип действия пакета Knodle
Принцип действия пакета Knodle

В своей работе аспирантка МФТИ Мария Кадукова и научный сотрудник лаборатории структурной биологии рецепторов, сопряженных с G белком, МФТИ Сергей Грудинин помогли компьютеру оценивать структуру связей в молеулах, используя для этого технологию машинного обучения. Они выбрали нелинейный метод опорных векторов (SVM), метод, который себя зарекомендовал в автоматическом распознавании рукописного текста и изображений. На вход ему давали расположения соседних атомов, а на выходе получали структуру связей. В качестве обучающего материала для программы ученые выбрали 7605 соединений с известной структурой и состояниями атомов. «В этом кроется решающая сила разработанного пакета, так как при обучении на большей базе результат распознавания лучше. Сейчас Knodle находится на шаг впереди подобных себе программ: он допускает всего 3.9% ошибок, тогда как ближайший конкурент 4.7%», — объясняет Мария Кадукова.

Мария Кадукова, Сергей Грудинин, и «обученный» ими компьютер
Мария Кадукова, Сергей Грудинин, и «обученный» ими компьютер

Программный комплекс легко изменять под конкретную задачу. Например, в данный момент Knodle не работает с веществами, содержащими металлы, потому что эти соединения относительно редки. Но если окажется, что лекарство от Альцгеймера будет заметно эффективней, если в нем будет металл, то для адаптации программы потребуется лишь набрать базу с металлическими соединениями. Поэтому остается только догадываться, для какой неизлечимой на данный момент болезни найдут лекарство, используя этот инструмент.

Об итогах своей работы исследователи рассказали в статье, опубликованной журналом Chemical Information and Modeling.


Источники:

  1. polit.ru



ИНТЕРЕСНО:

Самосборкой получены структуры из 144 молекулярных компонентов

Учёные создали нанореактор для производства водорода

Ученые из Швеции создали «деревянное стекло»

Разработан новый метод создания молекул

Японские ученые создали жидкий квазиметалл, застывающий на свету

Нобелевскую премию по химии присудили за синтез молекулярных машин

Новая компьютерная программа предсказывает химические связи

Получены цветные изображения на электронном микроскопе

В упавшем в России метеорите обнаружен уникальный квазикристалл

10 невероятно опасных химических веществ

Создатель «суперклея» Гарри Кувер – химик и изобретатель, автор 460 патентов, самый известный из которых так и не помог ему разбогатеть




© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2017
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://chemlib.ru/ 'ChemLib.ru: Библиотека по химии'