Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Cách thức phương pháp đánh giá năng lượng trong bước tối ưu hình học ảnh hưởng đến chất lượng của các mô hình QSAR/QSPR tiếp theo
Tóm tắt
Ảnh hưởng định lượng của việc lựa chọn phương pháp đánh giá năng lượng được sử dụng trong bước tối ưu hình học trước khi tính toán các đặc trưng phân tử trong các mô hình QSAR và QSPR đã được nghiên cứu. Tổng cộng có 11 phương pháp đánh giá năng lượng trên ba tập dữ liệu phân tử (hợp chất độc hại, hợp chất thơm và chất tác động PPARγ) đã được xem xét. Các phương pháp được sử dụng bao gồm: MMFF94 s, MM3* với ε
r
(hằng số điện sinh) = 1, MM3* với ε
r
= 80, AM1, PM3, HF/STO-3G, HF/6-31G, HF/6-31G(d,p), B3LYP/STO-3G, B3LYP/6-31G, và B3LYP/6-31G(d,p). Các đặc trưng 3D được sử dụng trong các mô hình QSAR/QSPR đã được tính toán với các chương trình mô tả phân tử có sẵn trên thương mại chủ yếu hướng tới nghiên cứu dược phẩm. Để đánh giá các không chắc chắn liên quan đến các dự đoán QSAR/QSPR, phương pháp bootstrapping đã được sử dụng để xác thực tất cả các mô hình với 1,000 mẫu cho mỗi tập dữ liệu. Thuật ngữ lỗi không tỉ lệ, q
2
, đã được sử dụng để so sánh chất lượng tương đối của các mô hình được tạo ra từ các phương pháp tối ưu hóa khác nhau trên cùng một tập phân tử. Tùy thuộc vào tập dữ liệu, giá trị q
2 ước lượng từ bootstrap trung bình là từ 0.55 đến 0.57 cho các hợp chất độc hại, từ 0.58 đến 0.62 cho các hợp chất thơm, và từ 0.69 đến 0.75 cho các chất tác động PPARγ. Phương pháp B3LYP/6-31G(d,p) đã cung cấp kết quả tổng thể tốt nhất, mặc dù mức tăng của q
2
là nhỏ trong tất cả các trường hợp. Kết quả rõ ràng cho thấy rằng việc lựa chọn phương pháp đánh giá năng lượng có tác động rất hạn chế. Nghiên cứu này gợi ý rằng các nghiên cứu QSAR hoặc QSPR có thể được hưởng lợi từ việc lựa chọn một phương pháp tối ưu hóa nhanh chóng với ít hoặc không có mất mát trong độ chính xác của mô hình.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Agüero-Chapin G, Varona-Santos J, de la Riva GA, Antunes A, Gonzáles-Villa T, Uriarte E, González-Díaz H (2009) J Proteome Res 8:2122–2128
Pasha FA, Nez MM, Cho SJ, Ansari M, Mishra SK, Tiwari S (2009) Chem Biol Drug Des 73:537–544
Jensen BF, Sørensen MD, Kissmeyer A-M, Björkling F, Sonne K, Engelsen SB, Nørgaard L (2003) J Comput Aid Mol Des 17:849–859
Thorsteinson N, Ban F, Santos-Filho O, Tabaei SMH, Miguel-Queralt S, Underhill C, Cherkasov A, Hammond GL (2009) Toxicol Appl Pharm 234:47–57
Foresman JB, Frisch A (1996) Exploring chemistry with electronic structure methods, 2nd edn. Gaussian, Pittsburgh, pp 157–158
Hudáky I, Hudáky I, Perczel A (2004) J Comput Chem 25:1522–1531
Swart M, Snijders JG (2003) Theor Chem Acc 110:34–41
Bayari S, Saglam S, Ustundag HF (2005) J Mol Struct 726:225–232
Dewar MJS, Zoebisch EG, Healy EF, Stewart JJP (1985) J Am Chem Soc 107:3902–3909
Stewart JJP (1989) J Comput Chem 10:209–220
Roothaan CCJ (1951) Rev Mod Phys 23:69–89
Becke AD (1993) J Chem Phys 98:5648–5652
Lee C, Yang W, Parr RG (1988) Phys Rev B 37:785–789
Vosko SH, Wilk L, Nusair M (1980) Can J Phys 58:1200–1211
Stephens PJ, Devlin FJ, Chabalowski CF, Frisch MJ (1994) J Phys Chem 98:11623–11627
Ditchfield R, Hehre WJ, Pople JA (1971) J Chem Phys 54:724–728
Hehre WJ, Ditchfield R, Pople JA (1972) J Chem Phys 56:2257–2261
Hariharan PC, Pople JA (1974) Mol Phys 27:209–214
Gordon MS (1980) Chem Phys Lett 76:163–168
Hariharan PC, Pople JA (1973) Theor Chim Acta 28:213–222
Fletcher R, Reeves CM (1964) Computer J 7:149–154
Stewart JPP (1989) Comput Chem 13:157–158
Dennis JE, More JJ (1977) SIAM Rev 19:46–89
He L, Jurs PC (2005) J Mol Graphics Modell 23:503–523
Agantovic-Kustrin S, Beresford R, Pauzi A, Yusof M (2001) J Pharm Biomed Anal 26:241–254
Rücker C, Scarsi M, Meringer M (2006) Bioorg Med Chem 14:5178–5195
Dennington II R, Keith T, Milliam J, Eppinnett K, Hovell WL, Gilliland R (2003) GaussView, Version 3.09, Semichem, Inc., Shawnee Mission. http://www.gaussian.com
Schrödinger LLC (2007) http://www.schrodinger.com
Halgren TA (1999) J Comput Chem 20:720–729
Polak E, Ribiere G (1969) Revenue Francaise Inform Rech Operationelle 16:35
Allinger NL, Yuh YH, Lii J-H (1989) J Am Chem Soc 111:8551–8566
Hehre WJ, Stewart RF, Pople JA (1969) J Chem Phys 51:2657–2664
Peng CY, Ayala PY, Schlegel HB, Frisch MJ (1996) J Comp Chem 17:49–56
Vamp 6.5 (1997) Oxford Software Limited
Talete srl (2009) DRAGON for Windows (Software for Molecular Descriptor Calculations) http://www.talete.mi.it
Schuur JH, Selzer P, Gasteiger J (1996) J Am Chem Soc 36:334–344
Todeschini R, Lasagni M (1994) J Chemom 8:263–272
Consonni V, Todeschini R, Pavan M, Gramatica P (2002) J Chem Inf Comput Sci 42:693–705
Martens H, Martens M, Næs T (2001) Multivariate analysis of quality. John Wiley, Chichester, pp 111–125
Wehrens R, Putter H, Buydens LMC (2000) Chemom Intell Lab Syst 54:35–52
Efron B, Gong G (1983) Am Stat 37:36–48
Consonni V, Ballabio D, Todeschini R (2009) J Chem Inf Model 49:1669–1678
Howell JF, Games PA (1974) Brit J Math Stat Psy 27:72–81
Frisch MJ, Trucks GW, Schlegel HB, Scuseria GE, Robb MA, Cheeseman JR, Montgomery JA, Jr VrevenT, Kudin KN, Burant JC, Millam JM, Iyengar SS, Tomasi J, Barone V, Mennucci B, Cossi M, Scalmani G, Rega N, Petersson GA, Nakatsuji H, Hada M, Ehara M, Toyota K, Fukuda R, Hasegawa J, Ishida M, Nakajima T, Honda Y, Kitao O, Nakai H, Klene M, Li X, Knox JE, Hratchian HP, Cross JB, Bakken V, Adamo C, Jaramillo J, Gomperts R, Stratmann RE, Yazyev O, Austin AJ, Cammi R, Pomelli C, Ochterski JW, Ayala PY, Morokuma K, Voth GA, Salvador P, Dannenberg JJ, Zakrzewski VG, Dapprich S, Daniels AD, Strain MC, Farkas O, Malick DK, Rabuck AD, Raghavachari K, Foresman JB, Ortiz JV, Cui Q, Baboul AG, Clifford S, Cioslowski J, Stefanov BB, Liu G, Liashenko A, Piskorz P, Komaromi I, Martin RL, Fox DJ, Keith T, Al-Laham MA, Peng CY, Nanayakkara A, Challacombe M, Gill PMW, Johnson B, Chen W, Wong MW, Gonzalez C, Pople JA (2009) Gaussian 03 revision C02. Gaussian Inc, Wallingford
The Mathworks ™ (2009) USA, http://www.mathworks.com
Puzyn T, Suzuki N, Haranczyk M, Rak J (2008) J Chem Inf Model 48:1174–1180
Rocha GB, Freire RO, Simas AM, Stewart JJP (2006) J Comput Chem 27:1101–1111
Stewart JJP (2007) J Mol Model 13:1173–1213