概要
ファーマコフォア解析
活性化合物から活性発現に関与すると予想される官能基特性(フィーチャー)を抽出し、その3次元的配置でモデル化したものをファーマコフォアモデルと呼びます。相互作用や活性に重要な特性を配置したファーマコフォアモデルを構築してデータベース検索を行うことで、立体配置の適合する化合物を検出できます。in silicoスクリーニングの手法の一つとして、Ligand-Based Drug Designにおいて利用されます。
ファーマコフォアの自動抽出機能による共通フィーチャーの抽出から、排除体積、SMARTSなどを組み合わせたフィーチャーの定義まで、柔軟なファーマコフォアモデルの構築が行えます。精度良く化合物を分類できるファーマコフォアモデルは、化合物構造のスクリーニングだけでなく、リガンド候補構造の設計指針としても有用な情報を提供します。
ファーマコフォアモデルの作成・編集
ファーマコフォアスキーム
ファーマコフォアスキームは、使用するフィーチャーのセットを定義します。目的により、8種類のファーマコフォアスキームを使い分けることができます。
拡張ヒュッケル法を用いたファーマコフォアアノテーション(EHTスキーム)
EHTスキームは、拡張ヒュッケル法を用いて各原子における水素結合供与体性と水素結合受容体性の強さを見積もります。強さの計算には置換基や電子的な効果も考慮されます。ハロゲン結合やCH-O相互作用も取り扱えます。水素結合エネルギー値や仮想的な受容体の強さを指定して、期待した相互作用を満足する化合物を検索できます。
共通特性の自動抽出
Pharmacophore Consensus
化合物の重ね合わせから共通する特性を対話的に抽出してファーマコフォアモデルを構築します。Flexible Alignmentの重ね合わせ結果や、共通部分構造などでアラインメントされたデータベース中の分子から、重なり合いの良い特性を自動的に抽出します。
Pharmacophore Elucidation
複数の活性化合物について配座解析を行い、それぞれの配座から得られるフィーチャーを基準に分子を重ねあわせることで妥当なファーマコフォアモデルを構築します。
ファーマコフォア検索
データベース検索に使うクエリには一致度の条件を設定するパラメータがあり、全ての官能基を一致させるだけでなく、部分的に重なる化合物を検出するオプションを選択することもできます。サイズの大きなデータベースを他のユーザーと共有するため、共有サーバーにデータベースを集約し、検索ジョブを共有サーバーで行い、検索結果の閲覧をローカルマシンのMOEで行うことができます。
拡張ヒュッケル法を用いて、水素結合ドナー性やアクセプター性の強度や、水素結合エネルギーの閾値を設けた検索も可能です。
リードライク化合物データベース(低分子配座解析データベース)
35以上の試薬提供会社のカタログから収集したlead-like化合物の配座解析データベースが付属します。ファーマコフォア検索を用いたスクリーニングが可能です。データは約65万化合物で1分子当たり平均70配座、全体で4500万以上の配座が収録されています。
高速配座解析
ファーマコフォア検索では、フィーチャーの3次元配置が適合する化合物を検索するため、あらかじめ化合物の配座を計算しておく必要があります。Conformation Importは、化合物をフラグメントに分割し、各フラグメントについて配座解析を行い、それらのフラグメント配座を結合することで化合物の安定配座を高速に発生させます。さらに、塩・溶媒などの削除、Lipinski rule(分子量、logP、水素結合供与体・受容体数など)のような分子フィルターを適用することで、試薬カタログ等のデータをそのまま使用して、簡単に目的とするデータベースを作成することが可能です。
MOEに付属しているデータベースとして、化合物カタログなどから収集しConformation Importにより計算された約65万件のリードライク化合物(約4500万配座)の配座解析データベースを提供しています。
医薬品設計におけるファーマコフォアモデルの活用
ファーマコフォアモデルを利用した拘束
母核構造置換のためのファーマコフォアモデル。EGFRのヒンジ領域との水素結合を形成する母核構造を探索可能。
PLIFによるファーマコフォアの作成
CDK2の複数のリガンド-受容体相互作用パターンに基づくファーマコフォアモデルの作成。
- PSILO
- タンパク質立体構造情報データベースシステム
- Daylight
- 情報化学システム構築ツール
- Chemotargets CLARITY
- ターゲット・作用機序予測プラットフォーム