El algoritmo Katchalski-Katzir es un algoritmo para el acoplamiento de moléculas rígidas, desarrollado por Ephraim Katchalski-Katzir , Isaac Shariv y Miriam Eisenstein. [1] [2]
En 1990, el profesor Ephraim Katchalski-Katzir, ex presidente del estado de Israel, reunió a un grupo de físicos, químicos y biólogos en el Instituto Weizmann de Ciencias para discutir el reconocimiento intermolecular. Uno de los resultados de estas discusiones fue el algoritmo Katchalski-Katzir, propuesto por el Dr. Isaac Shariv, estudiante de doctorado en física en ese momento. El algoritmo fue implementado en un programa informático, MolFit, por la Dra. Miriam Eisenstein del departamento de Química Estructural.
Es un algoritmo puramente geométrico, pero algunas extensiones del mismo también implementan electrostática .
El primer paso del algoritmo es mapear las moléculas en cuadrículas, marcando cada punto de una cuadrícula como:
El algoritmo aumenta el contacto de la superficie y minimiza la superposición de volumen. Es sencillo calcular dicha puntuación para una única alineación, pero hay demasiadas formas posibles de alinear las moléculas como para simplemente iterar sobre todas ellas.
Para calcular las puntuaciones de muchas alineaciones de manera eficiente, se aplica la transformada rápida de Fourier (FFT) a ambas cuadrículas. Tener las cuadrículas en forma FFT permite calcular la puntuación para muchas alineaciones diferentes muy rápidamente.
El algoritmo Katchalski-Katzir es un algoritmo rápido pero bastante limitado. Por lo general, se utiliza para filtrar rápidamente las estructuras candidatas obviamente incorrectas. Una estructura puede tener una buena puntuación de Katchalski-Katzir (es decir, encaja bien geométricamente), pero en general puede tener un ajuste muy malo, por ejemplo, debido a interacciones electrostáticas desfavorables o a grupos hidrófobos e hidrófilos enfrentados entre sí. Esto no es un problema grave, ya que estas estructuras pueden filtrarse más tarde. Un problema mayor es cuando el algoritmo rechaza una estructura favorable. Algunos casos en los que esto puede suceder incluyen un mal ajuste geométrico superado por fuerzas de atracción muy fuertes, o donde la forma del objetivo cambia debido a las interacciones ( ajuste inducido ).
Los programas que implementan el algoritmo Katchalski-Katzir incluyen MolFit [3] y FTDock. [4]