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Vista del espacio químico de PubChem ; una proyección de las propiedades de los números cuánticos moleculares (MQN) de 42 dimensiones de los compuestos en PubChem (5 bibliotecas de compuestos creadas virtualmente) usando PCA . La codificación de colores se basa en la fracción de átomos del anillo en las moléculas (azul 0, rojo 1). [1]

El espacio químico es un concepto en quiminformática que se refiere al espacio de propiedades abarcado por todas las moléculas y compuestos químicos posibles que se adhieren a un conjunto dado de principios de construcción y condiciones de contorno. Contiene millones de compuestos fácilmente accesibles y disponibles para los investigadores. Es una biblioteca utilizada en el método de acoplamiento molecular . [2]

Espacios teóricos [ editar ]

Un espacio químico al que se hace referencia a menudo en la quimiotecnia es el de las moléculas potenciales farmacológicamente activas. Se estima que su tamaño es del orden de 10 60 moléculas. No existen métodos rigurosos para determinar el tamaño exacto de este espacio. Sin embargo, los supuestos [3] utilizados para estimar el número de moléculas farmacológicamente activas potenciales utilizan las reglas de Lipinski , en particular el límite de peso molecular de 500. La estimación también restringe los elementos químicos utilizados como carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y Azufre. Además, asume que un máximo de 30 átomos permanecen por debajo de 500 Daltons , permite la ramificación y un máximo de 4 anillos.y llega a una estimación de 10 63 . Este número a menudo se cita erróneamente en publicaciones posteriores como el tamaño estimado de todo el espacio de la química orgánica, [4] que sería mucho mayor si se incluyeran los halógenos y otros elementos. Además del espacio similar a las drogas y el espacio similar al plomo que están, en parte, definidos por la regla de cinco de Lipinski, el concepto de espacio conocido de drogas (KDS), que se define por los descriptores moleculares de las drogas comercializadas, también sido introducido. [5] [6] [7] KDS se puede utilizar para ayudar a predecir los límites de los espacios químicos para el desarrollo de fármacos comparando la estructura de las moléculas que están en proceso de diseño y síntesis con los parámetros de descriptores moleculares definidos por KDS.

Espacios empíricos [ editar ]

A julio de 2009, había 49,037,297 sustancias orgánicas e inorgánicas registradas en el Chemical Abstracts Service , lo que indica que han sido reportadas en la literatura científica . [8] Las bibliotecas químicas utilizadas para el cribado en laboratorio de compuestos con propiedades deseadas son ejemplos de bibliotecas químicas del mundo real de tamaño pequeño (unos pocos cientos a cientos de miles de moléculas).

Generación [ editar ]

La exploración sistemática del espacio químico es posible mediante la creación de bases de datos in silico de moléculas virtuales , [9] que pueden visualizarse proyectando el espacio de propiedades multidimensionales de las moléculas en dimensiones inferiores. [10] [11] La generación de espacios químicos puede implicar la creación de combinaciones estequiométricas de electrones y núcleos atómicos para producir todos los isómeros topológicos posibles para los principios de construcción dados. En quimioformática, los programas de software llamados generadores de estructuras se utilizan para generar el conjunto de todas las estructuras químicas que se adhieren a las condiciones de contorno dadas. Los generadores de isómeros constitucionales, por ejemplo, pueden generar todos los isómeros constitucionales posibles de una fórmula bruta molecular dada.

En el mundo real, las reacciones químicas nos permiten movernos en el espacio químico. El mapeo entre el espacio químico y las propiedades moleculares a menudo no es único, lo que significa que puede haber moléculas muy diferentes que exhiban propiedades muy similares. El diseño de materiales y el descubrimiento de fármacos implican la exploración del espacio químico.

Ver también [ editar ]

  • Quimioformática
  • Diseño de fármacos
  • Espacio de secuencia (evolución)

Referencias [ editar ]

  1. ^ Reymond, J.-L .; Awale, M. (2012). "Explorando el espacio químico para el descubrimiento de fármacos utilizando la base de datos del universo químico" . ACS Chem. Neurosci . 3 (9): 649–657. doi : 10.1021 / cn3000422 . PMC  3447393 . PMID  23019491 .
  2. ^ Rudling, Axel; Gustafsson, Robert; Almlöf, Ingrid; Homan, Evert; Scobie, Martin; Warpman Berglund, Ulrika; Helleday, Thomas; Stenmark, Pål; Carlsson, Jens (12 de octubre de 2017). "Descubrimiento basado en fragmentos y optimización de inhibidores de enzimas mediante acoplamiento de espacio químico comercial". Revista de Química Medicinal . 60 (19): 8160–8169. doi : 10.1021 / acs.jmedchem.7b01006 . ISSN 1520-4804 . PMID 28929756 .  
  3. ^ Bohacek, R .S .; C. McMartin; WC Guida (1999). "El arte y la práctica del diseño de fármacos basado en la estructura: una perspectiva de modelado molecular". Revisiones de investigaciones medicinales . 16 (1): 3–50. doi : 10.1002 / (SICI) 1098-1128 (199601) 16: 1 <3 :: AID-MED1> 3.0.CO; 2-6 . PMID 8788213 . 
  4. ^ Kirkpatrick, P .; C. Ellis (2004). "Espacio químico" . Naturaleza . 432 (7019): 823–865. Código Bibliográfico : 2004Natur.432..823K . doi : 10.1038 / 432823a .
  5. ^ Mirza, A .; Desai, R .; Reynisson, J. (2009). "Espacio de drogas conocido como una métrica en la exploración de los límites del espacio químico similar a las drogas". EUR. J. Med. Chem . 44 (12): 5006–5011. doi : 10.1016 / j.ejmech.2009.08.014 . PMID 19782440 . Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )
  6. ^ Bade, R .; Chan, HF; Reynisson, J. (2010). "Características del espacio conocido de las drogas. Productos naturales, sus derivados y drogas sintéticas". EUR. J. Med. Chem . 45 (12): 5646–5652. doi : 10.1016 / j.ejmech.2010.09.018 . PMID 20888084 . CS1 maint: uses authors parameter (link)
  7. ^ Matuszek, AM; Reynisson, J. (2016). "Definición de espacio de drogas conocido usando DFT". Mol. Informar . 35 (2): 46–53. doi : 10.1002 / minf.201500105 . PMID 27491789 . CS1 maint: uses authors parameter (link)
  8. ^ http://www.cas.org/cgi-bin/cas/regreport.pl [ enlace muerto permanente ]
  9. ^ L. Ruddigkeit; R. van Deursen; LC Blum; J.-L. Reymond (2012). "Enumeración de 166 mil millones de moléculas pequeñas orgánicas en la base de datos del universo químico GDB-17" . J. Chem. Inf. Modelo . 52 (11): 2864–2875. doi : 10.1021 / ci300415d . PMID 23088335 . 
  10. ^ M. Awale; R. van Deursen; JL Reymond (2013). "MQN-Mapplet: visualización del espacio químico con mapas interactivos de DrugBank, ChEMBL, PubChem, GDB-11 y GDB-13" . J. Chem. Inf. Modelo . 53 (2): 509-18. doi : 10.1021 / ci300513m . PMID 23297797 . 
  11. ^ L. Ruddigkeit; LC Blum; J.-L. Reymond (2013). "Visualización y cribado virtual de la base de datos del universo químico GDB-17". J. Chem. Inf. Modelo . 53 (1): 56–65. doi : 10.1021 / ci300535x . PMID 23259841 . S2CID 18531792 .