Chemoinformatik

Autor: Leandro Alegsa Erstellungsdatum: 1. November 2021

Cheminformatik (auch Chemoinformatik und chemische Informatik genannt) ist die Lehre von großen Mengen chemischer Informationen. Sie wird meist mit Hilfe von Computern durchgeführt. Diese Werkzeuge werden von pharmazeutischen Unternehmen zur Entdeckung neuer Medikamente eingesetzt.

Cheminformatics setzt Informatik und Informationstechnologie ein, um bei der Lösung chemischer Probleme zu helfen. Die Cheminformatik befasst sich mit Algorithmen, Datenbanken und Informationssystemen, Webtechnologien, künstlicher Intelligenz und Soft Computing, Informations- und Berechnungstheorie, Softwaretechnik, Data Mining, Bildverarbeitung, Modellierung und Simulation, Signalverarbeitung, diskreter Mathematik, Regelungs- und Systemtheorie, Schaltkreistheorie und Statistik, um neue Erkenntnisse der Chemie zu gewinnen.

Geschichte

Der Begriff Chemoinformatik wurde 1998 von F.K. Brown definiert:

Grundlagen

Die Cheminformatik verbindet die wissenschaftlichen Arbeitsgebiete der Chemie und der Informatik. Cheminformatics kann auch bei der Datenanalyse für die Papier-, Zellstoff- und Farbstoffindustrie angewendet werden.

Verwendet

Speicherung und Abruf

Die primäre Anwendung der Cheminformatik liegt in der Speicherung von Informationen über Verbindungen. Die effiziente Suche nach solchen gespeicherten Informationen umfasst Themen, die in der Informatik als Data Mining und maschinelles Lernen behandelt werden.

Dateiformate

Computer repräsentieren chemische Strukturen in spezialisierten Formaten wie der XML-basierten Chemical Markup Language oder SMILES. Während einige Formate für visuelle Darstellungen in 2 oder 3 Dimensionen geeignet sind, eignen sich andere eher für die Untersuchung physikalischer Wechselwirkungen, Modellierung und Andockstudien.

Virtuelle Bibliotheken

Chemische Daten können sich auf reale oder virtuelle Moleküle beziehen. Virtuelle Verbindungen können verwendet werden, um den chemischen Raum zu erforschen und neue Verbindungen mit gewünschten Eigenschaften vorherzusagen.

Virtuelle Bibliotheken von Substanzklassen (Arzneimittel, Naturstoffe, diversitätsorientierte synthetische Produkte) wurden kürzlich mit Hilfe des FOG-Algorithmus (fragmentoptimiertes Wachstum) generiert.

Virtuelle Vorführung

Statt die eigentlichen Chemikalien zu testen, werden beim virtuellen Screening Verbindungen per Computer gescreent, um Mitglieder zu identifizieren, die wahrscheinlich gewünschte Eigenschaften wie z.B. biologische Aktivität gegenüber einem bestimmten Ziel besitzen.

Quantitative Struktur-Aktivitäts-Beziehung (QSAR)

Damit soll die Aktivität von Verbindungen aus ihren Strukturen vorhergesagt werden. Diese Studien verbinden die Cheminofermatik mit der Chemometrie. Chemische Expertensysteme sind ebenfalls relevant. Sie stellen Teile des chemischen Wissens in Computern dar.

Fragen und Antworten

F: Was ist Chemoinformatik?

A: Chemoinformatik ist die Untersuchung großer Mengen chemischer Informationen mit Hilfe von Computern.

F: Welche Werkzeuge werden in der Chemoinformatik hauptsächlich verwendet?

A: Die Werkzeuge, die in der Chemoinformatik verwendet werden, sind Computer.

F: Warum ist Chemoinformatik wichtig?

A: Die Chemoinformatik ist wichtig, weil sie von Pharmaunternehmen zur Entdeckung neuer Medikamente und zur Lösung chemischer Probleme eingesetzt wird.

F: Womit beschäftigt sich die Chemoinformatik?

A: Die Chemoinformatik befasst sich mit Algorithmen, Datenbanken und Informationssystemen, Webtechnologien, künstlicher Intelligenz und Soft Computing, Informations- und Rechentheorie, Software-Engineering, Data Mining, Bildverarbeitung, Modellierung und Simulation, Signalverarbeitung, diskreter Mathematik, Kontroll- und Systemtheorie, Schaltungstheorie und Statistik.

F: Wie schafft die Chemoinformatik neues Wissen über die Chemie?

A: Die Chemoinformatik schafft neues Wissen über die Chemie, indem sie Informatik und Informationstechnologie einsetzt, um chemische Daten zu analysieren und Probleme im Zusammenhang mit der Chemie zu lösen.

F: Was ist Cheminformatik?

A: Cheminformatik ist ein anderer Name für Chemoinformatik.

F: Wie wird die Chemoinformatik zur Entdeckung neuer Medikamente eingesetzt?

A: Die Chemoinformatik wird von Pharmaunternehmen eingesetzt, um große Mengen chemischer Daten zu analysieren und Muster zu erkennen, die zur Entwicklung neuer Medikamente verwendet werden können.