Importance sampling of chemical compound space: Thermodynamic properties from high-throughput coarse-grained simulations

化合物空间的重要性采样:高通量粗粒度模拟的热力学性质

基本信息

  • 批准号:
    285228850
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    德国
  • 项目类别:
    Independent Junior Research Groups
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    德国
  • 起止时间:
    2015-12-31 至 2020-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The computer-assisted rational design of small molecules to optimize the function of a biomolecular process is a challenging endeavor that holds many promises. In this context, the use of computer simulations is still impinged by computational resources, limiting the typical number of compounds within a single project to 10-100. The underlying concept is the exploration of chemical space, and how molecular structures impact the desired function. A more systematic approach to the problem necessarily requires much larger numbers of molecules. This project aims at developing the realm of high-throughput biomolecular simulations to evaluate free energies of a large number of compounds subject to a certain environment. The goal is made possible by the combination of two complementary techniques. First, coarse-grained modeling alleviates the computational investment of each compound, as well as the size of chemical space. The parallel between coarse-graining's role as the means to reduce both phase space and chemical space is highlighted, suggesting a promising route to more systematically explore the variety of molecular structures. Further, the introduction of an importance-sampling scheme helps the directed evolution of small molecules to optimize a given function. The novel methodology is applied to two biomolecular scenarios: small-molecule insertion in the membrane (i.e., anaesthetics) and protein-ligand binding.
计算机辅助小分子的合理设计以优化生物分子过程的功能是一项具有挑战性的努力,拥有许多希望。在这种情况下,计算机模拟的使用仍然受到计算资源的影响,将单个项目中的典型化合物数量限制在10-100。潜在的概念是化学空间的探索,以及分子结构如何影响期望的功能。解决这个问题的更系统的方法必然需要更多的分子。本项目旨在发展高通量生物分子模拟领域,以评估受一定环境影响的大量化合物的自由能。这一目标是通过两种互补技术的结合而实现的。首先,粗粒度建模减轻了每种化合物的计算投入,以及化学空间的大小。强调了粗粒化作为减少相空间和化学空间的手段之间的平行作用,为更系统地探索分子结构的多样性提供了一条有希望的途径。此外,引入重要采样方案有助于小分子的定向进化以优化给定函数。新方法应用于两种生物分子场景:小分子插入膜(即麻醉剂)和蛋白质配体结合。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Resolution limit of data-driven coarse-grained models spanning chemical space.
  • DOI:
    10.1063/1.5119101
  • 发表时间:
    2019-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    K. Kanekal;T. Bereau
  • 通讯作者:
    K. Kanekal;T. Bereau
Controlled exploration of chemical space by machine learning of coarse-grained representations.
  • DOI:
    10.1103/physreve.100.033302
  • 发表时间:
    2019-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Christian Hoffmann;R. Menichetti;K. Kanekal;T. Bereau
  • 通讯作者:
    Christian Hoffmann;R. Menichetti;K. Kanekal;T. Bereau
In silico screening of drug-membrane thermodynamics reveals linear relations between bulk partitioning and the potential of mean force.
  • DOI:
    10.1063/1.4987012
  • 发表时间:
    2017-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    R. Menichetti;K. Kanekal;K. Kremer;T. Bereau
  • 通讯作者:
    R. Menichetti;K. Kanekal;K. Kremer;T. Bereau
Designing exceptional gas-separation polymer membranes using machine learning
  • DOI:
    10.1126/sciadv.aaz4301
  • 发表时间:
    2020-05-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Barnett, J. Wesley;Bilchak, Connor R.;Kumar, Sanat K.
  • 通讯作者:
    Kumar, Sanat K.
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Dr. Tristan Bereau其他文献

Dr. Tristan Bereau的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

相似国自然基金

基于全局权重的绩效评价、改进方法与应用研究
  • 批准号:
    71671172
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    49.3 万元
  • 项目类别:
    面上项目
含掩埋物体的无穷曲面反散射问题的理论与数值方法研究
  • 批准号:
    11601042
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    19.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
体数据表达与绘制的新方法研究
  • 批准号:
    61170206
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    55.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
通用声场空间信息捡拾与重放方法的研究
  • 批准号:
    11174087
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    70.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
MIMO电磁探测技术与成像方法研究
  • 批准号:
    40774055
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    35.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Microscopy and Image Analysis Core
显微镜和图像分析核心
  • 批准号:
    10557025
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
A next-generation extendable simulation environment for affordable, accurate, and efficient free energy simulations
下一代可扩展模拟环境,可实现经济、准确且高效的自由能源模拟
  • 批准号:
    10638121
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Developing a nucleic acid force field with direct chemical perception for computational modeling of nucleic acid therapeutics
开发具有直接化学感知的核酸力场,用于核酸治疗的计算建模
  • 批准号:
    10678562
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
BRAIN CONNECTS: A Center for High-throughput Integrative Mouse Connectomics
大脑连接:高通量集成鼠标连接组学中心
  • 批准号:
    10665380
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Discovery of phosgene and chlorine gas modes of action and therapeutic targets using chemoproteomic profiling strategies
使用化学蛋白质组学分析策略发现光气和氯气的作用模式和治疗靶点
  • 批准号:
    10883970
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Hyperpolarized 13C Metabolic Imaging of Tumorigenesis in the Liver
肝脏肿瘤发生的超极化 13C 代谢成像
  • 批准号:
    10727760
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Peripherally-restricted non-addictive cannabinoids for cancer pain treatment
用于癌症疼痛治疗的外周限制性非成瘾大麻素
  • 批准号:
    10726405
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Biocontainment Research Support Service(s) Core
生物防护研究支持服务核心
  • 批准号:
    10793830
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Assessing how Prenatal Phthalate Exposure Disrupts Placental Transcriptional Regulation and Contributes to Changes in Gestational Length
评估产前邻苯二甲酸盐暴露如何扰乱胎盘转录调节并导致妊娠长度的变化
  • 批准号:
    10578186
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Epigenetic Dysregulation, Genetic Mutations, And Outcomes Of Lymphoid Malignancies Related To Agent Orange And Burn Pit Exposures Compared To Unexposed Case-Matched Controls
与未暴露的病例匹配对照相比,与橙剂和烧伤坑暴露相关的表观遗传失调、基因突变和淋巴恶性肿瘤的结果
  • 批准号:
    10587826
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了