Virtual Structural Biology Group » Учебные курсы » Структурная биоинформатика в ВШЭ

h1.  Хемоинформатика 

lecture: https://vsb.fbb.msu.ru/share/golovin/hse/lectures/l2.pdf

Цель занятия — используя пакет модулей RDkit предложить аналог ибупрофена:

* на сайте PubChem найти все радикалы c азидом для Click Chemistry и скачать их SMILES нотации

* 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 (заменить изопропил на этин он же ацителен)

* Заменить в найденых радикалах азидную группу на модифцированный ибупрофен.

* Превратить новые SMILES в объекты-молекулы

* Отобрать те молекулы, которые удовлетворяют "правилу пяти Lipinski":https://en.wikipedia.org/wiki/Lipinski%27s_rule_of_five

h2. Подсказки: 

* Всю работу выполняем в Jupiter Notebook, можно запускать как локально, так и на "Colab":https://colab.research.google.com/drive/1gBkrpxFAH-Fmn8QtThRUYKlCU52DiUXn?usp=sharing 

* Добавим путь к conda и активируем профиль с помощью терминала Jupyter :

<pre><code class="bash">

export PATH="/home/shad/miniconda2/bin:$PATH" 

source activate hse

python -m ipykernel install --user --display-name "Python 2.7 HSE" 

или

export PATH="/home/shad/miniconda3/bin:$PATH"

source activate py37-hse

python -m ipykernel install --user  --display-name "Python 3.7 HSE" 

</code></pre>

* Создадим новый notebook Python 2.7 HSE и  загрузим модули RDkit (мануал: http://www.rdkit.org/docs/GettingStartedInPython.html )

<pre><code class="python">

from rdkit import Chem

from rdkit.Chem import AllChem

from rdkit import RDConfig

from rdkit.Chem.Draw import IPythonConsole 

from rdkit.Chem import Draw

import numpy as np

from IPython.display import display,Image

</code></pre>

* Нарисуем ибупрофен

<pre><code class="python">

ibu=Chem.MolFromSmiles('CC(C)CC1=CC=C(C=C1)C(C)C(=O)O')

AllChem.Compute2DCoords(ibu)

display(ibu)

</code></pre>

* Посчитаем параметры для правила Липински

<pre><code class="python">

import rdkit.Chem.Lipinski as Lipinksy

print Lipinksy.NumHDonors(ibu)

print Lipinksy.NumHAcceptors(ibu)

print Lipinksy.rdMolDescriptors.CalcExactMolWt(ibu)

print Lipinksy.rdMolDescriptors.CalcCrippenDescriptors(ibu)[0]

</code></pre>

* Загрузим скачанные данные и отфильтруем

<pre><code class="python">

strings=np.genfromtxt('2515324818764782706.txt',dtype=np.str)

for line in strings:

    if len(line[1]) < 30 and not '.' in line[1]:

        smiles.append(line[1])

</code></pre>

* Построим новые молекулы и отфильтруем

<pre><code class="python">

for smi in smiles[:1500]:

    if азид  in smi:

        newsmi=smi.replace('N=[N+]=[N-]',template)

    else:

        continue

</code></pre>

* Новую молекулу лучше создавать в try из-за битых smiles

<pre><code class="python">

    try:

        newmol=Chem.MolFromSmiles

        if новая молекулу удолтворяет правилу 5

            сохраним в массив

            и покажем

    except:

        pass

</code></pre>

* Наводим красоту за бонусные баллы, постройте 3D структуру и покрутите её

  * можно сделать большую картинку с Draw.MolsToGridImage

  * как сделать конформацию лиганда:

<pre><code class="python">

m3d=Chem.AddHs(m2d)

Chem.AllChem.EmbedMolecule(m3d)

AllChem.MMFFOptimizeMolecule(m3d,maxIters=500,nonBondedThresh=200 )

</code></pre>

  * загрузим NGL viewer

<pre><code class="python">

import nglview as nv

</code></pre>

  * и покажем первую конформацию

<pre><code class="python">

nv.show_rdkit(m3d)

</code></pre>