Task3

Version 11 (Andrey Golovin, 28.09.2017 15:28)

1 1 Andrey Golovin
h1.  Хемоинформатика 
2 1 Andrey Golovin
3 1 Andrey Golovin
lecture : http://kodomo.fbb.msu.ru/~golovin/l2.pdf
4 1 Andrey Golovin
5 1 Andrey Golovin
Цель занятия используя пакет моудлей RDkit предложить аналог ибупрофена :
6 1 Andrey Golovin
* на сайте PubChem найти все радикалы c азидом для Click Chemistry и скачать их SMILES нотации
7 9 Andrey Golovin
* Найти формулу ибупрофена и предложить способ изменения его SMILES для эмуляции реагента "Click Chemistry":https://en.wikipedia.org/wiki/Click_chemistry#Copper.28I.29-catalyzed_azide-alkyne_cycloaddition_.28CuAAC.29  (замеить изопропил на этин он же  ацителен)
8 1 Andrey Golovin
* Заменить в найденых радикалах азидную группу на модифцированный ибупрофен.
9 1 Andrey Golovin
* Превратить новые SMILES  в объекты-молекулы
10 1 Andrey Golovin
* Отобрать те молекулы, которые удовлетворяют правилу пяти Lepinsky
11 1 Andrey Golovin
12 3 Andrey Golovin
h2. Подсказки: 
13 11 Andrey Golovin
* shadbox это виртуальная машина на которой вы можете выполнять занятия. Модули из практикума так же можно установить локально см. файл conda.install
14 1 Andrey Golovin
* Всю работу выполняем в Jupiter Notebook, можно запускать как локально так и на shadbox
15 1 Andrey Golovin
* Добавим путь к conda и активируем профиль,if you use windows do it in putty on shadbox:
16 1 Andrey Golovin
17 1 Andrey Golovin
18 3 Andrey Golovin
<pre><code class="bash">
19 1 Andrey Golovin
source activate hse
20 4 Andrey Golovin
</code></pre>
21 1 Andrey Golovin
22 3 Andrey Golovin
<pre><code class="bash">
23 3 Andrey Golovin
jupyter-notebook --no-browser -port XXXX
24 4 Andrey Golovin
</code></pre>
25 1 Andrey Golovin
26 3 Andrey Golovin
* Run plink on windows
27 3 Andrey Golovin
<pre><code class="bash">
28 3 Andrey Golovin
plink -ssh -L  8888:localhost:XXXXX ivanov@shadbox
29 4 Andrey Golovin
</code></pre>
30 1 Andrey Golovin
31 1 Andrey Golovin
* open browser http://localhost:8888 , you may want use tokien from Jupiter Notebook run.
32 1 Andrey Golovin
* Загрузим модули RDkit (мануал: http://www.rdkit.org/docs/GettingStartedInPython.html )
33 1 Andrey Golovin
34 3 Andrey Golovin
<pre><code class="python">
35 1 Andrey Golovin
from rdkit import Chem
36 1 Andrey Golovin
from rdkit.Chem import AllChem
37 1 Andrey Golovin
from rdkit import RDConfig
38 1 Andrey Golovin
from rdkit.Chem.Draw import IPythonConsole 
39 1 Andrey Golovin
from rdkit.Chem import Draw
40 1 Andrey Golovin
import numpy as np
41 1 Andrey Golovin
from IPython.display import display,Image
42 4 Andrey Golovin
</code></pre>
43 1 Andrey Golovin
44 2 Andrey Golovin
* Нарисуем ибупрофен
45 1 Andrey Golovin
46 3 Andrey Golovin
<pre><code class="python">
47 1 Andrey Golovin
ibu=Chem.MolFromSmiles('CC(C)CC1=CC=C(C=C1)C(C)C(=O)O')
48 1 Andrey Golovin
AllChem.Compute2DCoords(ibu)
49 1 Andrey Golovin
display(ibu)
50 4 Andrey Golovin
</code></pre>
51 1 Andrey Golovin
52 1 Andrey Golovin
* Посчитаем параметры для правила Лепински
53 1 Andrey Golovin
54 3 Andrey Golovin
<pre><code class="python">
55 1 Andrey Golovin
import rdkit.Chem.Lipinski as Lipinksy
56 1 Andrey Golovin
print Lipinksy.NumHDonors(ibu)
57 1 Andrey Golovin
print Lipinksy.NumHAcceptors(ibu)
58 1 Andrey Golovin
print Lipinksy.rdMolDescriptors.CalcExactMolWt(ibu)
59 1 Andrey Golovin
print Lipinksy.rdMolDescriptors.CalcCrippenDescriptors(ibu)[0]
60 4 Andrey Golovin
</code></pre>
61 1 Andrey Golovin
62 1 Andrey Golovin
* Загрузим скаченные данные и отфильтруем
63 3 Andrey Golovin
<pre><code class="python">
64 1 Andrey Golovin
strings=np.genfromtxt('2515324818764782706.txt',dtype=np.str)
65 1 Andrey Golovin
66 1 Andrey Golovin
for line in strings:
67 1 Andrey Golovin
    if len(line[1]) < 30 and not '.' in line[1]:
68 1 Andrey Golovin
        smiles  append line[1]
69 4 Andrey Golovin
</code></pre>
70 1 Andrey Golovin
71 1 Andrey Golovin
72 1 Andrey Golovin
* Пстроим новые молекулы и отфильтруем
73 1 Andrey Golovin
74 3 Andrey Golovin
<pre><code class="python">
75 1 Andrey Golovin
for smi in smiles[:1500]:
76 1 Andrey Golovin
    
77 1 Andrey Golovin
    if азид  in smi:
78 1 Andrey Golovin
        newsmi=smi.replace('N=[N+]=[N-]',template)
79 1 Andrey Golovin
    else:
80 1 Andrey Golovin
        continue
81 4 Andrey Golovin
</code></pre>
82 1 Andrey Golovin
   
83 1 Andrey Golovin
* Новую молекулу лучше создавать в try из-за битых  smiles
84 1 Andrey Golovin
85 3 Andrey Golovin
<pre><code class="python">
86 1 Andrey Golovin
    try:
87 1 Andrey Golovin
        newmol=Chem.MolFromSmiles
88 1 Andrey Golovin
89 1 Andrey Golovin
        
90 1 Andrey Golovin
        if новая молекулу удолтворяет правилу 5
91 1 Andrey Golovin
            сохраним в массив
92 1 Andrey Golovin
            и покажем
93 1 Andrey Golovin
    except:
94 1 Andrey Golovin
        pass
95 4 Andrey Golovin
</code></pre>
96 1 Andrey Golovin
97 1 Andrey Golovin
* Наводим красоту за бонусные баллы, постройте 3D структуру и покрутите её
98 1 Andrey Golovin
99 1 Andrey Golovin
можно сделать большую картинку с Draw.MolsToGridImage
100 1 Andrey Golovin
101 1 Andrey Golovin
как сделать конформацию лиганда:
102 1 Andrey Golovin
 
103 1 Andrey Golovin
104 3 Andrey Golovin
<pre><code class="python">
105 1 Andrey Golovin
m3d=Chem.AddHs(m2d)
106 1 Andrey Golovin
Chem.AllChem.EmbedMolecule(m3d)
107 1 Andrey Golovin
AllChem.MMFFOptimizeMolecule(m3d,maxIters=500,nonBondedThresh=200 )
108 4 Andrey Golovin
</code></pre>
109 1 Andrey Golovin
110 1 Andrey Golovin
загрузим NGL viewer
111 1 Andrey Golovin
112 3 Andrey Golovin
<pre><code class="python">
113 1 Andrey Golovin
import nglview as nv
114 4 Andrey Golovin
</code></pre>
115 1 Andrey Golovin
116 1 Andrey Golovin
и покажем первую конформацию
117 1 Andrey Golovin
118 3 Andrey Golovin
<pre><code class="python">
119 1 Andrey Golovin
nv.show_rdkit(m3d)
120 4 Andrey Golovin
</code></pre>