Implementación de un algoritmo de superposición 3D de fragmentos químicos asociados a moléculas en forma de anillo

Abstract

El análisis de datos moleculares se utiliza en química y biología para conseguir información energética, psicoquímica, biológica o farmacocinética que depende de las características físicas de dichas moléculas. El análisis conformacional de un conjunto de fragmentos en forma de anillos busca establecer similitudes entre las conformaciones geométricas de los anillos, con el objetivo de relacionarlas con propiedades relevantes del compuesto. Una primera aproximación al análisis conformacional se puede hacer a través de la mecánica molecular que permite llevar a cabo cálculos energéticos que proporcionan información sobre las conformaciones de mínima energía y ayuda por lo tanto a predecir qué conformaciones serían las más frecuentes para un determinado tipo de fragmentos. Sin embargo, estos cálculos no son sencillos y se ven dificultados por la presencia de átomos de diferente naturaleza, o de enlaces más complejos. Es por lo tanto de interés aplicar métodos estadísticos sobre datos cristalográficos empíricos, que permitan, o bien confirmar las conformaciones esperadas predichas por los cálculos de mecánica molecular, o bien obtener información sobre las conformaciones más frecuentes para un tipo de fragmentos donde los cálculos son demasiado complicados. En este trabajo, nos centraremos en un algoritmo de superposición 3D de fragmentos en forma de anillos. Dados dos fragmentos, el algoritmo busca un sistema cartesiano común en el que estos queden los más próximos posible. Para ello, hay que empezar por definir una medida de distancia entre dos fragmentos para los cuales tenemos las coordenadas de sus átomos en un sistema cartesiano concreto.