Reference code for MetroChem
O Produto mínimo viável do MetroChem será desenvolvido em 4 etapas principais ao longo de 2019->2020.
1 - MetroConf - Análise conformacional.
2 - MetroDock - Docking Molecular.
3 - MetroMD - Dinâmica Molecular.
4 - MetroMC - Monte Carlo.
Pré-proposta #1: Desenvolvimento de um Gerador de Conformações de mínimo de energia
Pré-proposta #2: Desenvolvimento de um Gerador de Conformações Bioativas para compostos de interesse farmacológico.
A geração de conformeros moleculares de baixa energia é uma tarefa chave em diversas áreas da química computacional, modelagem molecular, e quimioinformática. Eles são especialmente importantes no contexto da química medicinal, onde a performance dos protocolos de descobrimento/desenvolvimento de novos fármacos (docking, shape-matching, pharmacophore-matching) depende largamente da capacidade de geração de conformeros bioativos. Essa é a primeira das ferramentas, em seguida iremos desenvolver uma de Docking Molecular que pode aproveitar desta 1a ferramenta.
Apesar da análise conformacional ser um tema normal das aulas de química, o Brasil não possui o know-how de geração de conformeros para moléculas bioativas, e nenhuma ferramenta de software para tanto.
A busca por conformações de biomoléculas é uma área interdisciplinar. Ela envolve o conhecimento biológico, químico, físico e necessita pesadamente da das ciências de informação e computação. O desenvolvimento de ferramentas nesta área envolve planejamento e desenvolvimento de algoritmos de busca e de otimização, e abre espaço para o desenvolvimento/aprimoramento de funções de pontuação baseadas em física ou empíricas, incluindo aprendizado de máquina. O projeto também abre o leque para novas abordagem para modelar os problemas, e implementações em arquiteturas de computação distribuída, GPU.
Portanto, temos a oportunidade de desenvolver uma nova plataforma de pesquisa de longo prazo em química computacional.
Eu sugiro uma colaboração Diego/Heder/Lobosco para o negócio ir para a frente bem rápido com publicações com essa mentalidade recrutamento de alunos para debater com alguma frequência as partes mais desafiadoras do código e desenvolver as especificações e aplicações.
Eu desejo que os produtos sejam de código aberto e de livre uso acadêmico, no entanto licenciavel para a indústria como produto ao serviço. Se formos realmente bons, podemos gerar receita para o departamento.
Hawkins, P. C. D. (2017). Conformation Generation: The State of the Art. Journal of Chemical Information and Modeling, 57(8), 1747–1756. https://doi.org/10.1021/acs.jcim.7b00221
Lyu, J., Wang, S., Balius, T. E., Singh, I., Levit, A., Moroz, Y. S., ... Irwin, J. J. (2019). Ultra-large library docking for discovering new chemotypes. Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-019-0917-9
Gürsoy, O., & Smieško, M. (2017). Searching for bioactive conformations of drug-like ligands with current force fields: how good are we? Journal of Cheminformatics, 9(1), 29. https://doi.org/10.1186/s13321-017-0216-0
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| Nome | Coding | Link |
|---|---|---|
| OpenMM | Python, C++, Cuda, OpenCl | http://openmm.org/ |
| Amber | Fortran,C,Python | http://ambermd.org/ |
| GROMACS | C++ | http://www.gromacs.org/ |