Хемоинформатика

Загрузили модули RDkit

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

import rdkit.Chem.Lipinski as Lipinksy

Нарисовали ибупрофен

ibu=Chem.MolFromSmiles('CC(C)CC1=CC=C(C=C1)C(C)C(=O)O')
AllChem.Compute2DCoords(ibu)
display(ibu)

Посчитали параметры для правила Лепински

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])

1
1
206.130679816
3.073200000000001

Построим новый ибупрофен, написав новый SMILES

ne_ibu_smiles = 'N1C=NC=C1C(C(O)=O)C(C=C1)=CC=C1CC(C)C'
ne_ibu = Chem.MolFromSmiles(ne_ibu_smiles)
AllChem.Compute2DCoords(ne_ibu)
display(ne_ibu)

Загрузили скаченные данные - список азидов и отфильтровали

strings=np.genfromtxt('1931431637611612961.txt',dtype=np.str)
smiles = []
for line in strings:
    if (len(line[1]) < 30) and (len(line[1]) > 1) and not ( '.' in line[1]):
        smiles.append(line[1])

len(smiles)

995

Проверили правило Липински

import rdkit.Chem.Lipinski as Lipinski
def check_Lipinski(mol): 
    is_Lipinsky = bool((Lipinski.NumHDonors(mol) <= 5) \
    and (Lipinski.NumHAcceptors(mol) <= 10) \
    and (Lipinski.rdMolDescriptors.CalcExactMolWt(mol) < 500) \
    and(Lipinski.rdMolDescriptors.CalcCrippenDescriptors(mol)[0]) <= 5)
    return is_Lipinsky
print (check_Lipinski(ibu))

True

Построили новые молекулы и отфильтровали

products = []
for smi in smiles:
    if "N=[N+]=[N-]" in smi:
        newsmi = smi.replace("N=[C+]=[N-]", ne_ibu_smiles)
    else:
        continue
    try:
        newmol = Chem.MolFromSmiles(newsmi)
        oldmol = Chem.MolFromSmiles(smi)
        if check_Lipinski(newmol):
            products.append((newmol, oldmol))
    except Exception:
        pass
    
len(products)

RDKit ERROR: [22:41:01] SMILES Parse Error: extra open parentheses for input: 'C1=CC(=C(C=C1CN=[N+]=[N-])C'
RDKit ERROR: [22:41:01] SMILES Parse Error: extra open parentheses for input: 'C1=CC(=C(C=C1CN=[N+]=[N-])C'

800

Вывели на большую картинку случайно выбранные молекулы ( справа от каждой молекулы показана её предковая форма)

from random import sample

import random
random.seed(70)
mols = []
for n, o in random.sample(products, 7):
    AllChem.Compute2DCoords(n)
    AllChem.Compute2DCoords(o)
    mols.append(n)
    mols.append(o)
Chem.Draw.MolsToGridImage(mols, molsPerRow = 7, subImgSize = (700, 400))

Построить Similiraty Map ибупрофена с веществом из моего массива не удалось. Kernel отключается при попытках.

from rdkit.Chem.Draw import SimilarityMaps
fp = SimilarityMaps.GetMorganFingerprint(mols[0], fpType='bv')
fig, maxweight = SimilarityMaps.GetSimilarityMapForFingerprint(ibu, \
                                                               mols[0], SimilarityMaps.GetMorganFingerprint)

Сделаем конформацию лиганда

ne_ibu = Chem.AddHs(mols[0])
AllChem.EmbedMolecule(ne_ibu)
AllChem.MMFFOptimizeMolecule(ne_ibu, maxIters = 1000, nonBondedThresh = 100)
ne_ibu

Загрузим NGL viewer

import nglview as nv
nv.show_rdkit(ne_ibu)

Виджет не работает(