تنظيم المكتبات الكيميائية الحاسوبية المثبتة مع أحماض ألفا الأمينية

يوضح بروتوكولنا كيف يمكن للبرامج مفتوحة المصدر أن تسمح لأي باحث بإنشاء مكتبة بنية حسابية وتنظيمها. يأتي نداء البروتوكولات هذا من انفتاحه ومرونته. يمكن لأي شخص استخدامه وتعديله ليناسب سؤاله البحثي المحدد.

يمكن تطبيق إصدارات هذا البروتوكول على تطبيقات اكتشاف الأدوية ، مما يؤدي بسرعة إلى إنشاء مكتبات بنية محددة في فحص سيليكو. على الرغم من شرح البروتوكول خطوة بخطوة ، إذا لم يكن المستخدمون على دراية ب Java أو الترميز الأساسي ، فيمكنهم أولا إلقاء نظرة عليها قبل تنفيذ البروتوكول. ابدأ بإنشاء دليل جديد للمشروع.

ضع جميع الملفات والملفات القابلة للتنفيذ في هذا الدليل لسهولة الوصول إليها. قم بتنزيل أحدث إصدار من Maygen كملف جرة وبرنامج إدارة الحزم Anaconda. على أنظمة ويندوز البحث عن موجه أناكوندا وانقر على الاختصار الناتج لتشغيل.

لإنشاء بيئة RDKit في Anaconda وتنزيل RDKit إلى البيئة ، اكتب الأمر الموضح على الشاشة ، واضغط على Enter للتشغيل وأجب بنعم على أي أسئلة تظهر أثناء التثبيت. ثم قم بتنزيل دفاتر ملاحظات Jupyter والملفات النصية لأنماط الركيزة من الملفات التكميلية ، من واحد إلى خمسة. في موجه الأوامر، انتقل إلى الدليل الذي يحتوي على maygen.

جرة ملف قابل للتنفيذ. لكل صيغة كيميائية ذات أهمية ، استخدم الأمر الموضح على الشاشة لتشغيل Maygen. إذا كانت الصيغة عبارة عن صيغة غامضة بدلا من صيغة منفصلة، فاستبدل علامة الواصلة F بعلامة واصلة غامضة وأرفق أي فواصل زمنية للعناصر بين قوسين.

في مطالبة Anaconda انتقل إلى المجلد الذي يحتوي على دفاتر ملاحظات Jupyter وقم بتنشيط بيئة RDKit. تتطلب دفاتر الملاحظات التي تم تنزيلها RDKit. لذا فإن أي استخدام مستقبلي لها في هذا البروتوكول سيتطلب فتحها في بيئة RDKit.

بعد ذلك ، افتح دفتر ملاحظات Jupyter لتصفية البنية التحتية وأغلق اسم الملف في علامات اقتباس إذا كان يحتوي على مسافات. في الخلية المعينة في بداية دفتر الملاحظات ، أدخل مسار الملف الكامل لملف sdf للإدخال. مسار الملف الكامل لملف إخراج sdf المطلوب ومسار ملف ملف القائمة التالفة كسلاسل.

إذا كانت هناك حاجة إلى الاحتفاظ ببعض الهياكل الفرعية في المكتبة التي تمت تصفيتها أو قائمة جيدة، فقم بإنشاء ملف txt لأنماط SMARTS لتلك الهياكل الفرعية ووضع مسار ملف القائمة الجيد في السطر المعين في بداية دفتر الملاحظات. من القائمة الموجودة في الجزء العلوي، حدد kernel، وأعد تشغيل الكل وقم بتشغيله لإعادة تشغيل kernel دفتر الملاحظات وتشغيل كافة الخلايا. سيتم إنشاء ملف sdf بالاسم المطلوب في مجلد الإخراج المحدد.

كرر هذه الخطوات لكل ملف بنية تم إنشاؤه بواسطة Maygen. لاستبدال pseudoatom فتح موجه Anaconda ، انتقل إلى المجلد الذي يحتوي على دفاتر ملاحظات Jupyter وتنشيط بيئة RDKit. ثم افتح دفتر ملاحظات Jupyter لاستبدال الذرة الزائفة.

في الخلية المعينة في بداية دفتر الملاحظات ، أدخل مسار الملف الكامل لملف sdf للإدخال ومسار الملف الكامل لملف إخراج sdf المطلوب كسلاسل. أعد تشغيل kernel دفتر الملاحظات وقم بتشغيل كافة الخلايا للحصول على ملف sdf بالاسم المطلوب في مجلد الإخراج المحدد. وبالمثل ، افتح موجه Anaconda للأحماض الأمينية N و C termini capping.

انتقل إلى المجلد الذي يحتوي على دفاتر ملاحظات Jupyter وقم بتنشيط بيئة RDKit. افتح دفتر Jupyter Notebook لسد الأحماض الأمينية. في الخلية المعينة في بداية دفتر الملاحظات ، أدخل مسار الملف الكامل لملف sdf للإدخال ومسار الملف الكامل لملف إخراج sdf المطلوب كسلاسل.

أعد تشغيل kernel دفتر الملاحظات وقم بتشغيل كافة الخلايا للحصول على ملف sdf بالاسم المطلوب في مجلد الإخراج المحدد. بالنسبة لتوليد الواصف ، ضع جميع ملفات sdf التي سيتم حساب الواصفات لها في مجلد واحد. ثم قم بتنزيل واصف PaDEL ، وقم بفك ضغطه واستخراجه إلى هذا المجلد.

افتح موجه الأوامر، وانتقل إلى المجلد الذي يحتوي على ملف jar واصف PaDEL وقم بتشغيل واصف PaDEL لملفات sdf التي تم جمعها. يظهر الفضاء الكيميائي لجميع مكتبات الأحماض الأمينية المصفاة هنا. تمثل العلامات السوداء الأحماض الأمينية من المكتبات بدون كبريت وتمثل العلامات الصفراء الأحماض الأمينية من المكتبات الغنية بالكبريت.

هنا ، يتم تمثيل مكتبات VAIL و VAIL_S بواسطة دوائر. يتم تمثيل مكتبات DEST و DEST_S بالمربعات. يتم تمثيل مكتبات Proline و Pro S بمثلثات وتمثل النجوم الأحماض الأمينية المشفرة.

يزداد نطاق قيم log P المحتملة مع الحجم الجزيئي حتى داخل المكتبات التي تفتقر صراحة إلى السلاسل الجانبية المحبة للماء. الأحماض الأمينية المشفرة ذات السلاسل الجانبية الهيدروكربونية أكثر كرها للماء من معظم الأحماض الأمينية الأخرى ذات الحجم المماثل من مكتبتها الخاصة. هذا هو الحال أيضا بالنسبة للإصرار على الميثيونين مقارنة بالأعضاء الآخرين في مكتبة VAILS الذين لديهم مجلدات مماثلة.

كانت الأحماض الأمينية المشفرة ذات السلاسل الجانبية الهيدروكسيل من بين أصغر أعضاء مكتبة DEST مع حمض الأسبارتيك أكبر قليلا من ثلاثة أنين. تظهر الصورة الممثلة متوسط أحجام فان دير فال من المكتبات مع الكبريت وبدون الكبريت. أدى استبدال الكبريت إلى زيادة طفيفة في الحجم الجزيئي في جميع المكتبات.

يتم عرض قيم معامل التقسيم المتوسطة للمكتبات مع الكبريت وبدونه هنا. تأثير استبدال الكبريت على السجل P ليس متجانسا كما هو الحال بالنسبة للحجم. تظهر الصورة التمثيلية آثار الذرة الزائفة ثلاثية التكافؤ على توليد بنية مايغن.

أدى استخدام الذرة الزائفة في توليد البنية إلى تقليل عدد الهياكل الناتجة عن حوالي ثلاثة أوامر من الحجم في إجمالي الوقت اللازم لتوليد تلك الهياكل بمقدار واحد إلى مرتبتين من الحجم. بعد هذا البروتوكول ، يمكن دمج وظائف إضافية في المستقبل بناء على احتياجات الباحثين. على سبيل المثال ، يمكن للمرء دمج مرشحات البنية الفرعية في Maygen لتجنب خطوة ما بعد المعالجة.

إنشاء المكتبة وتنظيمها وتعديلها. يمكن لهذه العملية العامة استيعاب الهياكل الجزيئية الأخرى والتعديلات مع بعض المعرفة بالترميز ، مما سيسمح للباحثين باستكشاف المكتبات الحسابية خارج تلك الخاصة بأحماض ألفا الأمينية. سيساعد هذا البروتوكول الباحثين على تعزيز عملهم الحسابي في أصول مجال الحياة.

وستساعد مجموعات الأدوات مفتوحة المصدر كثيرا في هذه الجهود.