SYBYL

HQSAR

Product information

分子の生物活性は、『分子中にどのような部分構造が含まれているか、またファーマコフォアがどのような組み合わせとなっているか』に関連しています。SYBYL/HQSARモジュールは、分子中に含まれているフラグメントの情報をMolecular Hologramで表現して活性との関連性を探る QSAR手法です。

Features

Molecular Hologramとは

• 分子の特徴を数値的にあらわすのに最も簡単な方法は、ある特徴の『有無』を数値の１または0で表現することです。このような手法は、特にデータベース検索の高速化に利用されており、TRIPOS社のデータベースソフト、UNITYでも2D Fingerprint / MACRO Fingerprintとして実装されています。また、FingerprintをQSARに用いれば、ある特徴の有無と活性の関係を定式化できるのではないかと期待できます。ところが、Fingerprintの場合、フラグメントを予め定義しておかなければいけない、フラグメントの個数を考慮できない、などの問題が生じてしまいます。そこで、Molecular Hologramと呼んでいる表現手法が登場してきました。
  HQSARで利用している『Molecular Hologram』の場合、予め『どのようなフラグメントを認識するか』を定義する必要はありません。分子は自動的にフラグメントに分解されてSLN文字列に置き換えられ、その文字列から計算されるHASH値に基づいたHologram位置(Bin)に格納されます。同じ文字列、もしくは同一のHASH値を与えるフラグメントが出現した場合、その位置に対応する部分構造が複数個含まれると判断され、そのBinに対応する『出現回数のカウンタ』が加算されます。

• 例：

  • Hashed Fingerprint : 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0
  • Molecular Hologram : 0 0 6 18 0 0 12 5 14 42 0 0 0 0

• 上記のMolecular Hologramを記述子として利用するのが、HQSARの特徴であり、各Binに対応する部分構造の出現回数と活性・物性の関連性を探ることが可能です。

Molecular Hologram計算のステップの概念図。分子の3次元構造情報を利用しないこと、、重ね合わせなどの手順が不要で記述子の計算も高速なのがHQSARの特徴です。

HQSARでのSARモデル計算

• HQSARでは、上記のMolecular Hologramを利用してSARモデル式を作成します。この際作られるモデルは
  Act = Const + Σ((あるBinに対応するフラグメントの出現回数)×(係数))
  という形になります。この場合、Molecular Hologramの長さなどがQSAR式に影響しますので、

  • Molecular HologramのBinの数
  • 考慮する構造情報（原子種、結合種、）

• 等を設定してQSARモデルを作成させ、その良否を判断します。そして、最も良好と思われるBin数、構造情報の組み合わせ等の条件でQSAR式を作成し、各分子の『各部分の活性への寄与』を検討し、また『新規化合物の活性予測』を行なうことになります。
  
  
• HQSARを用いた場合、『OSQR/CoMFAと比較して遜色ない特性のQSAR式が得られた』との報告もあります。（Technical Notesをご一読ください）