分子構造類似性の自動認識に関する研究

分子结构相似性自动识别研究

基本信息

批准号：
06680354
负责人：
高橋由雅
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、計算機による化学物質の構造類似性の自動認識の問題を取り上げ、化学構造式を一つのグラフと見なし、トポロジカルな構造特徴のみを考慮した構造類似性の自動認識のためのアルゴリズムを考案すると共に、必要なソフトウェアの開発を行うことを目的とした。本研究では、化学構造式を原子を点、結合を辺と見なし、原子や結合の種類の相違を区別する重み付きグラフとして取り扱った。構造情報の記述に際しては、まず初めに与えられた構造式に対応するグラフに対し、可能なすべての部分グラフ(部分構造)を列挙する。次に、それぞれの部分グラフを何らかの特性量(例えば種々のグラフ特性量や部分グラフを構造フラフメントと見立て、そのフラグメント分子量で表現するなど)で特徴付け、そのグラフ対する部分グラフスペクトル(構造フラグメントスペクトル)として化学構造式のトポロジカルなプロフィールを記述した。このようにして得られる部分グラフスペクトルは、一種の多次元パターンと見なすことができる。従って、これらの間の類似性の評価にはパターン認識手法で利用可能な種々の評価関数の応用を試みた。これらの処理について必要なプログラムの開発を行うと共に、飽和炭化水素をはじめ幾つかの小規模なデータセットを用い、それぞれ生成されたフラグメントスペクトルをもとに構造間の類似性の定量的評価を試みたところ何れの場合にも良好な結果を得ることができた。このことは従来の部分構造検索のの技法とは別に、構造の"類似性"に注目した、より柔軟な構造情報処理の実現に向けての新たな可能性を示すものと考える。

这项研究的重点是使用计算机自动识别化学物质的结构相似性的问题，并将化学结构方程视为单个图，设计了一种仅考虑拓扑结构特征的结构相似性的算法，以自动识别结构相似性，并开发了必要的软件。在这项研究中，将化学结构公式视为加权图，以区分不同类型的原子和键，使用原子作为点和键作为边缘。描述结构信息时，所有可能的子图（部分结构）首先列出了与开始时给出的结构公式相对应的图。接下来，每个子图的特征都具有某些特征量（例如，各种图形特征量和子图被视为结构性损失，并表示为片段分子量等），并且化学结构公式的拓扑曲线被描述为图形的亚图谱（结构片段谱）。以这种方式获得的子图谱可以视为一种多维模式。因此，我们试图应用模式识别技术中可用的各种评估功能来评估它们之间的相似性。除了为这些过程开发必要的程序外，我们还试图根据使用几个小数据集（包括饱和碳氢化合物）生成的片段来定量评估结构之间的相似性，并在所有情况下都取得了良好的结果。这暗示了实现更灵活的结构信息处理的新可能性，除了传统的子结构搜索技术之外，还集中在结构的“相似性”上。