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。

在本研究中，我们提出了计算机自动识别化学物质结构相似性的问题，将化学结构式视为一张图，并设计了一种仅考虑拓扑结构特征的结构相似性自动识别算法。当时，目的是开发必要的软件。在这项研究中，我们将化学结构式视为区分不同类型的原子和键的加权图，其中原子为点，键为边。在描述结构信息时，首先列出给定结构式对应的图的所有可能的子图（子结构）。接下来，每个子图都用一些特征量来表征（例如，将各种图特征量或子图视为结构片段，并用其片段分子量等来表示），以及该图的子图谱（结构片段谱）获得的化学结构的拓扑概况如下。这样得到的子图谱可以看作是一种多维模式。因此，我们尝试应用各种可用于模式识别方法的评价函数来评价它们之间的相似性。除了开发这些过程所需的程序外，我们还将尝试根据使用几个小规模数据集（包括饱和烃的数据集）生成的碎片光谱来定量评估结构之间的相似性。在所有情况下都获得了良好的结果。我们相信，这表明除了传统的子结构搜索技术之外，实现更灵活的结构信息处理的新可能性，该处理侧重于结构的“相似性”。