La quimioinformática (también conocida como quimioinformática ) se refiere al uso de la teoría de la química física con técnicas informáticas y de ciencias de la información , llamadas técnicas " in silico ", en su aplicación a una variedad de problemas descriptivos y prescriptivos en el campo de la química , incluidas sus aplicaciones. a la biología y campos moleculares relacionados . Estas técnicas in silico son utilizadas, por ejemplo, por compañías farmacéuticas y en entornos académicos para ayudar e informar el proceso de descubrimiento de fármacos , por ejemplo en el diseño de bibliotecas combinatorias bien definidas de compuestos sintéticos, o para ayudar en la investigación de fármacos basados en estructuras. diseño . Los métodos también se pueden utilizar en industrias químicas y afines, y en campos como las ciencias ambientales y la farmacología , donde están involucrados o estudiados procesos químicos. [1]
La quimioinformática ha sido un campo activo en diversas formas desde la década de 1970 y antes, con actividad en departamentos académicos y departamentos comerciales de investigación y desarrollo farmacéutico. [2] [ página necesaria ] [ cita necesaria ] El término quimioinformática fue definido en su aplicación al descubrimiento de fármacos por FK Brown en 1998: [3]
La quimioinformática es la combinación de esos recursos de información para transformar datos en información e información en conocimiento con el propósito de tomar mejores decisiones más rápidamente en el área de identificación y optimización de fármacos.
Desde entonces se han utilizado ambos términos, quimioinformática y quimioinformática, [ cita necesaria ] aunque, lexicográficamente , quimioinformática parece usarse con más frecuencia, [ ¿cuándo? ] [4] [5] a pesar de que académicos en Europa se declararon a favor de la variante quimioinformática en 2006. [6] En 2009, editores ejecutivos transatlánticos fundaron una destacada revista Springer en el campo llamada Journal of Cheminformatics . [7]
La quiminformática combina los campos de trabajo científicos de la química, la informática y la informática, por ejemplo en las áreas de topología , teoría química de grafos , recuperación de información y minería de datos en el espacio químico . [8] [ página necesaria ] [9] [ página necesaria ] [10] [11] [ página necesaria ] La quimioinformática también se puede aplicar al análisis de datos para diversas industrias como la de papel y pulpa , tintes y otras industrias afines. [12]
Una aplicación principal de la quimioinformática es el almacenamiento, indexación y búsqueda de información relacionada con compuestos químicos. [¿ según quién? ] [ cita necesaria ] La búsqueda eficiente de dicha información almacenada incluye temas que se tratan en informática, como minería de datos, recuperación de información, extracción de información y aprendizaje automático . [ cita necesaria ] Los temas de investigación relacionados incluyen: [ cita necesaria ]
La representación in silico de estructuras químicas utiliza formatos especializados como las especificaciones de entrada de línea de entrada molecular simplificadas (SMILES) [13] o el lenguaje de marcado químico basado en XML . [14] Estas representaciones se utilizan a menudo para el almacenamiento en grandes bases de datos químicos . [ cita necesaria ] Si bien algunos formatos son adecuados para representaciones visuales en dos o tres dimensiones, otros son más adecuados para estudiar interacciones físicas, modelado y estudios de acoplamiento. [ cita necesaria ]
Los datos químicos pueden pertenecer a moléculas reales o virtuales. Se pueden generar bibliotecas virtuales de compuestos de diversas formas para explorar el espacio químico y plantear hipótesis sobre nuevos compuestos con las propiedades deseadas. Recientemente se generaron bibliotecas virtuales de clases de compuestos (medicamentos, productos naturales, productos sintéticos orientados a la diversidad) utilizando el algoritmo FOG (crecimiento optimizado por fragmentos). [15] Esto se hizo mediante el uso de herramientas quimioinformáticas para entrenar probabilidades de transición de una cadena de Markov en clases auténticas de compuestos, y luego usando la cadena de Markov para generar nuevos compuestos que fueran similares a la base de datos de entrenamiento.
A diferencia del cribado de alto rendimiento , el cribado virtual implica el cribado computacional in silico de bibliotecas de compuestos, mediante diversos métodos, como el acoplamiento , para identificar miembros que probablemente posean propiedades deseadas, como actividad biológica contra un objetivo determinado. En algunos casos, la química combinatoria se utiliza en el desarrollo de la biblioteca para aumentar la eficiencia en la extracción del espacio químico. Más comúnmente, se analiza una biblioteca diversa de moléculas pequeñas o productos naturales .
Este es el cálculo de los valores de la relación cuantitativa estructura-actividad y de la relación cuantitativa de las propiedades de la estructura , que se utilizan para predecir la actividad de los compuestos a partir de sus estructuras. En este contexto también existe una fuerte relación con la quimiometría . Los sistemas expertos químicos también son relevantes, ya que representan partes del conocimiento químico como una representación in silico . Existe un concepto relativamente nuevo de análisis de pares moleculares coincidentes o MMPA basado en predicciones que se combina con el modelo QSAR para identificar el acantilado de actividad. [dieciséis]