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    科学家绘制出完整药用小分子空间“地图”

    日期 2013-04-26   来源:新华网 来源:科技日报   作者:常丽君  【 】   【打印】   【关闭

      据物理学家组织网报道,美国杜克大学化学家最近开发出一种新的计算机算法,能模拟出所有的含碳小分子,经过分类编目后形成一份特殊的小分子空间“地图”,帮助化学家在实验室里将这些分子真正制造出来。这一成果有望成为药物开发人员的得力工具,以寻找更有效的药物和新材料。相关论文在线发表于4月的《美国化学协会会刊》上。

      小分子空间(SMU)是所有分子量在500道尔顿及以下、具有合成可能性的有机分子。这类分子约有1060种。目前的资料库只描述了小分子空间中约10亿种分子,迄今合成出来的化合物约有1亿种。而且这些分子在结构上很相似,很多来自空间中的同一区域。在那些未曾探索过的区域里,更可能存在着最棘手难题的分子答案。

      为探索化学空间里的新区域,研究人员设计了一种新的计算机算法来绘制整个小分子空间。杜克大学博士后亚伦·威夏普编写了新算法,让小的随机化学反应变成苯环结构,然后按照与之相符的小分子空间位置,给生成的新分子分类编目。

      其中最大的困难是,找出哪种分子才是能在实验室合成的化合物。威夏普把他早期构建出来的新分子绘成草图,送到一些合成化学家那里,让他们标注这些分子中哪些合成出来不稳定,或根本就不能合成。然后把这些意见加入算法规则,按照新的算法规则,这类化合物就不会再构造出来。

      经过10次这样的反复,他构建出一个含有900万个分子的虚拟数据库,其中的化合物能代表小分子空间内的每个区域,并绘制出新的“地图”,显示化学空间中尚未合成出其中任何化合物的空白区域。

      “有了这份‘地图’,化学家们只要能合成出这个区域内的一种新分子,就造出了一种新型化合物。”威夏普说,“只要是在小分子‘地图’上的空白区域里,就保证造出的东西还没有人申请过专利。”

      目前,研究小组已经在线发布了该算法的源代码,并希望科学家能立刻着手挖掘小分子空间中尚无人探索的区域,发现新的化合物。

      总编辑圈点

      门捷列夫当年编制元素周期表时,许多元素还不为人知。但根据门捷列夫提出的规律,人们成功预言了从未见过的物质的化学特性。杜克大学的研究与此类似。化学家在合成有机小分子的时候终于有了指南——哪些路径有希望,哪些走不通。在计算机帮助下,研究者不必仅依靠片段的经验去摸索,而是具备了一般性的理论,这是科学方法带来的突破。




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