Tanimoto Benzerliği ve SMARTS Alt Yapı Araması, Ücretsiz Bir Araçla
Kısa yanıt: Tanimoto benzerliği iki molekülün parmak izlerini karşılaştırır: T = c / (a + b − c); burada a ve b her molekülde açık olan bitler, c ise her ikisinde açık olan bitlerdir. 0 ile 1 arasında değişir. Molekül benzerliği ve alt yapı araması aracını açın, iki SMILES girin ve Karşılaştır düğmesine basın. Aspirin ve salisilik asit 0,554 puan alır (orta derecede benzer). Desen araması için bir karboksilik asitte [CX3](=O)[OX2H1] gibi SMARTS kullanın.
Her biri tek satırda temel terimler
| Parmak izi | Bir bit listesi. Her bit, molekül belirli bir yapısal parça içerdiğinde açıktır (1). |
|---|---|
| Tanimoto katsayısı | c / (a + b − c). Paylaşılan bitlerin, iki molekülden birinde açık olan tüm bitlere bölümü. Aralık 0 ile 1. |
| Dice katsayısı | 2c / (a + b). Paylaşılan bitlere iki kat ağırlık verir. Her zaman en az Tanimoto kadar yüksektir. |
| Alt yapı | Daha büyük bir molekül içindeki, benzen halkası veya COOH grubu gibi birbirine bağlı bir atom ve bağ grubu. |
| SMARTS | Atomlar ve bağlar üzerinde koşullarla alt yapıları tanımlamak için SMILES tabanlı bir desen dili. |
| Ortak alt yapı | Her iki molekülde de bulunan en büyük bağlı atom ve bağ kümesi. |
Molekül parmak izleri nasıl çalışır?
Bir bilgisayar iki çizimi doğrudan karşılaştıramaz; bu yüzden her molekül bir parmak izine dönüştürülür. Üç yaygın türü vardır:
- Parça sözlüğü parmak izleri, oksijene komşu bir karbonil gibi önceden tanımlanmış her parça için bir bit içerir. MACCS anahtarları (166 bit) bu şekilde çalışır.
- Yol parmak izleri, belirli bir uzunluğa kadar her doğrusal atom yolunu bir bite karma (hash) işlemiyle dönüştürür.
- Dairesel parmak izleri (ECFP, Morgan), her atomun çevresini 2 veya 3 bağlık bir yarıçapa kadar karma işlemiyle kodlar.
MolDraw aracı, Compare molecules eklentisiyle aynı olan 512 bitlik bir parça sözlüğü parmak izi kullanır. Aspirin 512 bitin 74'ünü açar. Salisilik asit 41'ini açar. Daha büyük moleküller genellikle daha fazla bit açar.
Parmak izleri hangi atomların hangilerine bağlı olduğunu kaydeder. Kama bağları veya 3B şekli kaydetmez. L-alanin ve D-alaninin 1,000 puan almasının nedeni budur.
Çözümlü bir sayımla Tanimoto formülü
A molekülünde açık olan bit sayısı a, B'de b ve her ikisinde c olsun.
- Tanimoto: T = c / (a + b − c)
- Dice: D = 2c / (a + b) = 2T / (1 + T)
Çözümlü örnek, aspirin ve salisilik asit:
- Aspirin, CC(=O)Oc1ccccc1C(=O)O: a = 74 bit.
- Salisilik asit, OC(=O)c1ccccc1O: b = 41 bit.
- Her ikisinde açık olan bitler: c = 41. Salisilik asidin her biti aspirinde de bulunur.
- Birleşim = a + b − c = 74 + 41 − 41 = 74.
- T = 41 / 74 = 0,554. D = 82 / 115 = 0,713.
Salisilik asit aspirinin bir alt yapısıdır, ancak puan yalnızca orta düzeydedir. Aspirinin asetil esterinden gelen 33 fazla bit puanı düşürür. Tanimoto boyut farklarını cezalandırır; bu, aynı boyutta yakın analoglar istediğinizde yararlıdır.
Tanimoto simetriktir: A ile B, B ile A ile aynı değeri verir. Özdeş parmak izleri tam olarak 1 verir.
Bir Tanimoto puanı ne anlama gelir?
| 0,85 – 1,00 | Çok benzer. Yakın analoglar veya 1,00'da aynı molekül. |
|---|---|
| 0,70 – 0,85 | Benzer. Bir veya iki farklı grupla ortak çekirdek. |
| 0,50 – 0,70 | Orta derecede benzer. Bazı ortak parçalar, farklı iskelet veya sübstitüentler. |
| 0,30 – 0,50 | Zayıf benzer. Ortak olan yalnızca bir halka veya bir fonksiyonel grup. |
| 0,30'un altı | Benzer değil. |
Bu eşik değerler burada kullanılan 512 bitlik parça parmak izine uygundur. ECFP4 gibi dairesel bir parmak iziyle aynı çiftin puanları çoğu zaman daha düşüktür ve 0,4 bile ilişkili bir bileşik anlamına gelebilir. İki parmak izinden gelen puanları asla tek bir tabloda karıştırmayın.
Alt yapı araması için SMARTS temelleri
Düz bir SMILES zaten bir sorgudur: c1ccccc1 her benzen halkasını bulur. Köşeli parantezler tek bir atoma koşullar ekler.
#7 | Atom numarası 7: aromatik olsun ya da olmasın herhangi bir azot. |
|---|---|
c / C | Aromatik karbon / alifatik karbon. |
H1, !H0 | Tam olarak bir hidrojen / en az bir hidrojen. |
X3, D2 | Toplam üç bağlantı (H dahil) / iki ağır atom komşusu. |
R, R0, r5 | Halkada / halkada değil / 5 üyeli bir halkada. |
, ; ! | Veya / ve / değil. [F,Cl,Br,I] herhangi bir halojendir. |
- = # : ~ | Tekli, ikili, üçlü, aromatik ve herhangi bir bağ. |
Yaygın desenler:
- Karboksilik asit:
[CX3](=O)[OX2H1] - Ester:
[#6][CX3](=O)[OX2][#6] - Birincil alkil amin:
[NX3;H2][CX4] - Aromatik halojenür:
c[F,Cl,Br,I] - Lipinski H-bağı vericisi:
[#7,#8;!H0]. Lipinski H-bağı alıcısı:[#7,#8]
Araç, $( ) ile yazılan özyinelemeli SMARTS'ı veya noktayla ayrılmış sorguları henüz desteklemiyor. Bu tür koşulları komşu atomlarla yeniden yazın.
MolDraw benzerlik ve alt yapı aracı nasıl kullanılır?
- Molekül benzerliği ve alt yapı araması sayfasını açın. Benzerlik sekmesi açıktır.
- Molekül A (SMILES) ve Molekül B (SMILES) alanlarına SMILES yazın ve Karşılaştır düğmesine basın. Bunun yerine çizmek için Çizim şunu doldurur: yanında Molekül A veya Molekül B seçeneğini seçin ve editörde çizin. Denemek için Morfin ve kodein gibi bir örneğe basın.
- Tanimoto ve Dice puanlarını, değerlendirmeyi ve renkli çubuğu okuyun. Tablo a, b ve c değerlerini gösterir; böylece aritmetiği kontrol edebilirsiniz. Gölgeli atomlar en büyük ortak alt yapıdır.
- Birçok molekülü sıralamak için Bir listeyi Molekül A’ya göre sırala altına her satıra bir SMILES yapıştırın (SMILES'tan sonra bir ad isteğe bağlıdır) ve Listeyi sırala düğmesine basın. Tabloyu CSV indir ile kaydedin.
- Desen araması için Alt yapı arama sekmesini açın. Bir sorgu yazın veya bir başvuru kartı düğmesine basın, hedeflerinizi yapıştırın ve Ara düğmesine basın. Geri kalanını gizlemek için Yalnızca eşleşen molekülleri göster seçeneğini işaretleyin.
Çözümlü örnekler
Örnek 1: parasetamol ve fenasetin
Fenasetinde (CCOc1ccc(NC(C)=O)cc1) parasetamoldeki OH yerine bir etoksi grubu bulunur. Tanimoto = 0,846, Dice = 0,917. Değerlendirme: benzer, çok benzer sınırının hemen altında. Ortak çekirdek asetanilit biriminin tamamıdır.
Örnek 2: NSAİİ'leri ibuprofene göre sıralamak
Örnek: NSAİİ'ler ve ibuprofen düğmesine basın. Naproksen birinci sırada (0,711), ardından ketoprofen (0,691) ve flurbiprofen (0,681) gelir. Üçü de 2-arilpropiyonik asittir. Diklofenak 0,336 puan alır, kafein ise 0,106 ile sonuncudur.
Örnek 3: hangi ilaçlar karboksilik asittir?
9 örnek ilaç üzerinde [CX3](=O)[OX2H1] sorgusu: 9'dan 6'sı eşleşir. Parasetamol, selekoksib ve kafein eşleşmez. Her asit grubu çizimde gölgelidir.
Örnek 4: parasetamoldeki Lipinski vericileri
CC(=O)Nc1ccc(O)cc1 üzerinde [#7,#8;!H0] sorgusu 2 eşleşme verir: amit N–H ve fenol O–H. Alıcı sorgusu [#7,#8] 3 verir: N, C=O oksijeni ve OH oksijeni.
Örnek 5: enantiyomerler
L-alanin ve D-alanin Tanimoto 1,000 verir. Araç, ikisinin yalnızca stereokimya bakımından farklı olduğunu belirten bir not ekler.
Özet tablo
| Aspirin ve salisilik asit | T = 0,554, D = 0,713, orta derecede benzer |
|---|---|
| Parasetamol ve fenasetin | T = 0,846, benzer |
| Morfin ve kodein | T = 0,944, çok benzer |
| İbuprofen ve naproksen | T = 0,711, benzer |
| Benzen ve sikloheksan | T = 0,000, benzer değil |
| Karboksilik asit SMARTS'ı | [CX3](=O)[OX2H1] |
| Verici ve alıcı SMARTS'ı | [#7,#8;!H0] ve [#7,#8] |
Sık yapılan hatalar
- Farklı parmak izlerinden gelen puanları karşılaştırmak. Bir parmak izinde 0,6, başka birinde 0,6 değildir.
- Stereoizomerlerin farklı çıkmasını beklemek. 2B parmak izleri stereokimyayı yok sayar.
- Benzerliği aktivite olarak okumak. Değişen tek bir atom bir ilacı etkisiz kılabilir.
- Bir sorguda hidrojenleri dışarıda bırakmak.
C(=O)Oesterlerle de eşleşir. Asit OH'si için[OX2H1]kullanın. - c ve C'yi karıştırmak.
C1CCCCC1siklohekzandır ve benzenle eşleşmez. - Tuzları ve yükleri unutmak. Bir karboksilat
[O-], bir OH sorgusuyla eşleşmez.
Sorular ve yanıtlar
İyi bir Tanimoto benzerlik puanı nedir?
MolDraw aracında kullanılan 512 bitlik parça parmak izinde 0,85 veya üstü çok benzer, 0,70–0,85 benzer, 0,50–0,70 orta derecede benzer, 0,30–0,50 zayıf benzer ve 0,30'un altı benzer değil demektir. Eşik değerler parmak izine göre değişir; bu yüzden yalnızca aynı yöntemle elde edilen puanları karşılaştırın.
Tanimoto katsayısı nasıl hesaplanır?
A molekülünde (a), B molekülünde (b) ve her ikisinde (c) açık olan bitleri sayın. Tanimoto = c / (a + b − c). c = 41 ile aspirin (a = 74) ve salisilik asit (b = 41) için Tanimoto = 41 / 74 = 0,554.
Tanimoto benzerliği Dice benzerliğiyle aynı mıdır?
Hayır. İkisi de aynı sayımları kullanır, ancak Dice = 2c / (a + b). Dice her zaman Tanimoto'ya eşit veya ondan yüksektir ve ikisi Dice = 2T / (1 + T) ile bağlantılıdır. 0,554'lük bir Tanimoto, 0,713'lük bir Dice'a karşılık gelir.
Araç iki farklı molekül için neden 1,000 veriyor?
Parmak izi 3B şekli değil, bağlantıyı saklar. Enantiyomerler, diastereomerler ve E/Z izomerleri aynı parçalara sahiptir; bu yüzden 1,000 puan alırlar. İki girdi yalnızca stereokimya bakımından farklıysa araç bir not gösterir.
SMILES ile SMARTS arasındaki fark nedir?
SMILES tek bir molekülü tanımlar. SMARTS, birçok molekülün içerebileceği bir deseni tanımlar. Her SMILES geçerli bir SMARTS'tır, ancak SMARTS H1 (bir hidrojen), X3 (üç bağlantı), R (halkada) gibi koşullar ve virgül (veya), noktalı virgül (ve) ve ünlem işareti (değil) ile mantık ekler.
Bir molekül listesindeki tüm karboksilik asitleri nasıl bulurum?
Alt yapı arama sekmesini açın, [CX3](=O)[OX2H1] desenini yüklemek için başvuru kartındaki Karboksilik asit düğmesine basın, SMILES listenizi yapıştırın ve Ara düğmesine basın. 9 ilaçlık örnek sette 6'sı eşleşir: ibuprofen, naproksen, ketoprofen, flurbiprofen, diklofenak ve aspirin.
SMARTS ile hidrojen bağı vericilerini sayabilir miyim?
Evet. [#7,#8;!H0] deseni, en az bir hidrojen taşıyan her azot veya oksijenle eşleşir; bu Lipinski verici sayısıdır. Parasetamol 2 eşleşme verir, alıcı deseni [#7,#8] ise 3 verir.
Yüksek benzerlik iki molekülün aynı aktiviteye sahip olduğu anlamına mı gelir?
Her zaman değil. Benzer moleküller çoğu zaman aktiviteyi paylaşır; benzerlik aramasının analog bulmak için kullanılmasının nedeni budur. Ancak bir metil grubu veya bir stereomerkez gibi tek bir değişiklik aktiviteyi ortadan kaldırabilir. Puanı kanıt olarak değil, rehber olarak değerlendirin.