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Similarità molecolare e ricerca di sottostrutture
In breve: incolla o disegna due molecole per ottenere la loro similarità di Tanimoto e Dice, un giudizio e la sottostruttura comune più grande. Oppure cerca un pattern SMILES o SMARTS in una o più molecole e guarda gli atomi corrispondenti evidenziati.
Usalo per verificare quanto un analogo è vicino a un composto guida, ordinare un elenco di molecole rispetto a un riferimento o trovare quali molecole contengono un acido carbossilico, un alogenuro aromatico o un donatore di legame a idrogeno. I punteggi usano un fingerprint a frammenti di sottostruttura da 512 bit, lo stesso del plugin Confronta molecole dell'editor MolDraw.
CC(=O)Oc1ccccc1C(=O)O) e l'acido salicilico (OC(=O)c1ccccc1O) attivano 74 e 41 bit del fingerprint e li condividono tutti e 41, quindi Tanimoto = 41 / (74 + 41 − 41) = 0,554 (moderatamente simile) e Dice = 82 / 115 = 0,713. Lo SMARTS [CX3](=O)[OX2H1] trova un acido carbossilico in ciascuna.Caricamento dell'editor…
Coppie di esempio:
Promemoria SMARTS
Caricamento…
Caricamento…
Classifica un elenco rispetto alla Molecola A
Incolla uno SMILES per riga, eventualmente seguito da un nome. Ogni molecola riceve un punteggio rispetto alla Molecola A e viene ordinata dalla più alla meno simile.
Come usare lo strumento di similarità e sottostrutture
- Similarità: digita o incolla gli SMILES della Molecola A e della Molecola B e premi Confronta. Per disegnare, scegli Molecola A o Molecola B sopra l'editor e disegna.
- Leggi i punteggi di Tanimoto e Dice, il giudizio e la barra. Gli atomi ombreggiati in entrambi i disegni sono la sottostruttura comune più grande.
- Classifica un elenco: incolla molti SMILES sotto Classifica un elenco rispetto alla Molecola A e premi Classifica elenco. Salva la tabella con Scarica CSV.
- Ricerca di sottostrutture: apri la scheda Ricerca di sottostrutture, digita una query o scegline una dal promemoria, incolla i target e premi Cerca. Ogni corrispondenza è ombreggiata con il proprio colore.
Come funziona la similarità di Tanimoto
Un fingerprint è un elenco di bit. Questo strumento usa un fingerprint da 512 bit in cui ogni bit è un piccolo frammento di un dizionario fisso di sottostrutture comuni, come un carbonile accanto a un ossigeno o un carbonio di un anello aromatico accanto a un azoto. Un bit è attivo (1) quando la molecola contiene quel frammento.
Tanimoto T = c / (a + b − c) Dice D = 2c / (a + b) D = 2T / (1 + T)
Qui a è il numero di bit attivi in A, b in B e c in entrambe. T = 1 significa fingerprint identici; T = 0 significa nessun bit in comune. Tanimoto è simmetrico: confrontare A con B dà lo stesso numero che confrontare B con A.
Esempio di calcolo
L'aspirina attiva a = 74 bit e l'acido salicilico b = 41. Tutti i 41 bit dell'acido salicilico sono attivi anche nell'aspirina, quindi c = 41. T = 41 / (74 + 41 − 41) = 41 / 74 = 0,554. D = 2 × 41 / (74 + 41) = 82 / 115 = 0,713. Il punteggio è solo moderato perché l'aspirina ha molti bit in più dovuti al suo estere acetilico.
Scala di giudizio usata qui
| Tanimoto | Giudizio | Che cosa significa di solito |
|---|---|---|
| da 0,85 a 1,00 | Molto simile | Analoghi stretti, o identici (1,00) |
| da 0,70 a 0,85 | Simile | Nucleo comune, uno o due gruppi diversi |
| da 0,50 a 0,70 | Moderatamente simile | Alcuni frammenti comuni, scaffold o sostituenti diversi |
| da 0,30 a 0,50 | Debolmente simile | In comune solo un anello o un gruppo funzionale |
| sotto 0,30 | Dissimile | Poco in comune |
Le soglie dipendono dal fingerprint. La stessa coppia può ottenere punteggi molto diversi con un fingerprint circolare come ECFP4. Confronta solo punteggi ottenuti con lo stesso metodo.
Basi di SMARTS e promemoria
SMARTS è un linguaggio di pattern basato su SMILES. Un semplice SMILES è già una query valida. Le parentesi quadre aggiungono condizioni a un atomo:
#7numero atomico 7 (qualsiasi azoto),ccarbonio aromatico,Ccarbonio alifatico,aqualsiasi atomo aromatico,*qualsiasi atomo.H1esattamente un idrogeno legato,!H0almeno un idrogeno,X3tre connessioni in totale,D2due atomi pesanti vicini.Rin un anello,R0non in un anello,r6in un anello a 6 termini,+o-carica.- Logica:
,o,;e,!non. Legami:-semplice,=doppio,#triplo,:aromatico,~qualsiasi.
| Gruppo | SMARTS | Corrisponde a | Non corrisponde a | |
|---|---|---|---|---|
| Acido carbossilico | [CX3](=O)[OX2H1] | acido acetico, aspirina | acetato di metile, anione acetato | |
| Anione carbossilato | [CX3](=O)[O-] | acetato di sodio | acido acetico | |
| Estere | [#6][CX3](=O)[OX2][#6] | acetato di etile, aspirina | acido acetico | |
| Ammide | [NX3][CX3]=O | paracetamolo, legami peptidici | acido acetico | |
| Ammina primaria (alchilica) | [NX3;H2][CX4] | etilammina, anfetamina | acetammide, anilina | |
| Ammina secondaria (alchilica) | [NX3;H1]([CX4])[CX4] | dietilammina | etilammina | |
| Ammina aromatica (anilina) | [NX3;H2]c | anilina | etilammina | |
| Alcol | [CX4][OX2H] | etanolo | fenolo | |
| Fenolo | c[OX2H] | fenolo, paracetamolo | etanolo | |
| Aldeide | [CX3H1](=O)[#6] | acetaldeide, vanillina | acetone | |
| Chetone | [#6][CX3](=O)[#6] | acetone | acetaldeide | |
| Alogenuro aromatico | c[F,Cl,Br,I] | clorobenzene, diclofenac | cloroetano | |
| Alogenuro alchilico | [CX4][F,Cl,Br,I] | cloroetano | clorobenzene | |
| Gruppo nitro | [N+](=O)[O-] | nitrobenzene | acetonitrile | |
| Nitrile | [CX2]#[NX1] | acetonitrile | etilammina | |
| Sulfonammide | [SX4](=O)(=O)[NX3] | sulfanilammide, celecoxib | dimetilsolfone | |
| Tiolo | [SX2H] | etantiolo, cisteina | dimetilsolfuro | |
| Anello benzenico | c1ccccc1 | toluene | piridina | |
| Qualsiasi anello aromatico a 6 termini | a1aaaaa1 | piridina, benzene | cicloesano | |
| Donatore di legame H (Lipinski) | [#7,#8;!H0] | ogni OH e NH (conta le corrispondenze) | dietiletere | |
| Accettore di legame H (Lipinski) | [#7,#8] | ogni atomo di N e O | propano | |
| Atomo in un anello a 5 termini | [r5] | ciclopentano, furano | cicloesano | |
| Carbonio non in un anello | [C;R0] | propano | cicloesano |
Non ancora supportati: SMARTS ricorsivi scritti con $( ) e query separate da punti. I segni stereochimici come @ in una query vengono ignorati.
Esempi svolti
Paracetamolo vs fenacetina
La fenacetina ha un gruppo etossi dove il paracetamolo ha un OH. Stesso nucleo acetanilidico.
Tanimoto 0,846, Dice 0,917: simile
Morfina vs codeina
La codeina è la morfina con l'OH fenolico metilato. Un etere in più.
Tanimoto 0,944: molto simile
Ibuprofene vs naprossene
Entrambi sono acidi 2-arilpropionici, ma il naprossene ha un metossinaftalene al posto di un isobutilbenzene.
Tanimoto 0,711: simile
Benzene vs cicloesano
Entrambi sono anelli C6, ma i legami aromatici e alifatici danno frammenti diversi.
Tanimoto 0,000: dissimile
Quali FANS sono acidi carbossilici?
Query [CX3](=O)[OX2H1] sui 9 farmaci di esempio.
6 su 9 corrispondono: ibuprofene, naprossene, ketoprofene, flurbiprofene, diclofenac, aspirina
Donatori di Lipinski nel paracetamolo
La query [#7,#8;!H0] trova l'N–H ammidico e l'O–H fenolico.
2 corrispondenze: HBD = 2
Errori comuni
- Confrontare punteggi di fingerprint diversi. Un Tanimoto di 0,6 ha significati diversi per fingerprint diversi. Usa un solo metodo per un progetto.
- Aspettarsi che gli stereoisomeri differiscano. Enantiomeri e isomeri E/Z ottengono 1,000 perché il fingerprint ignora la stereochimica.
- Interpretare la similarità come attività. Strutture simili hanno spesso, ma non sempre, attività simile. Un solo atomo cambiato può spegnere un farmaco.
- Dimenticare gli idrogeni nelle query.
C(=O)Ocorrisponde anche agli esteri. Usa[OX2H1]per l'OH di un acido. - Usare le minuscole per errore. In SMARTS,
cè carbonio aromatico eCcarbonio alifatico.C1CCCCC1non corrisponde al benzene. - Cercare una forma carica con una query neutra. Un carbossilato disegnato come
[O-]non corrisponde a[OX2H1]. Cerca entrambe le forme quando nell'elenco ci sono sali.
Confronti analoghi nei tuoi disegni? Apri MolDraw, l'editor di strutture online gratuito, e usa il plugin Confronta molecole per valutare e allineare gli analoghi accanto al tuo disegno.
Apri l'editor MolDrawDomande frequenti
Che cos'è la similarità di Tanimoto?
La similarità di Tanimoto confronta due fingerprint molecolari. Vale c / (a + b − c), dove a e b sono i bit attivi in ciascuna molecola e c i bit attivi in entrambe. Va da 0 (nulla in comune) a 1 (fingerprint identici).
Quale valore di Tanimoto indica che due molecole sono simili?
Con il fingerprint a frammenti da 512 bit di questo strumento, 0,85 o più è molto simile, da 0,70 a 0,85 simile, da 0,50 a 0,70 moderatamente simile e sotto 0,30 dissimile. Le soglie dipendono dal fingerprint, quindi confronta solo punteggi ottenuti con lo stesso metodo.
Qual è la differenza tra similarità di Tanimoto e di Dice?
Entrambe usano gli stessi conteggi di bit. Dice vale 2c / (a + b), quindi dà più peso ai bit in comune ed è sempre uguale o maggiore di Tanimoto. Per a = 74, b = 41 e c = 41, Tanimoto è 0,554 e Dice 0,713.
Perché due enantiomeri hanno un punteggio di Tanimoto pari a 1?
Il fingerprint registra quali atomi e legami sono connessi, non la loro disposizione 3D. L-alanina e D-alanina hanno gli stessi frammenti, quindi il punteggio è 1,000. Lo strumento ti avvisa quando due input differiscono solo per la stereochimica.
Che cos'è SMARTS?
SMARTS è un linguaggio di pattern basato su SMILES per descrivere sottostrutture. Per esempio, [CX3](=O)[OX2H1] indica un carbonio con tre connessioni, legato con doppio legame a O e con legame semplice a un OH, cioè un acido carbossilico.
Posso usare una stringa SMILES come query di sottostruttura?
Sì. Una query SMILES corrisponde a qualsiasi molecola che contiene quegli atomi e legami. Gli idrogeni non sono richiesti, quindi C(=O)O corrisponde sia agli acidi sia agli esteri. Usa [OH] o [OX2H1] quando l'idrogeno è importante.
Come conto i donatori di legame a idrogeno di Lipinski con SMARTS?
Cerca con [#7,#8;!H0]. Corrisponde a ogni azoto od ossigeno che porta almeno un idrogeno, e il numero di corrispondenze è il numero di donatori. Il paracetamolo ne dà 2: l'NH ammidico e l'OH fenolico.
Lo strumento di similarità e ricerca di sottostrutture è gratuito?
Sì. È gratuito, non richiede registrazione e funziona nel browser. Le tue molecole non vengono caricate su alcun server.
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