Empirical methods for calculating partial atomic charges - Raček, Tomáš; Matyska, Luděk, 1959-; Masarykova univerzita. Katedra počítačových systémů a komunikací (2022)
Parciální atomové náboje jsou teoretický koncept, který zjednodušuje popis elektronové hustoty v molekule. Nacházejí mnoho uplatnění v oborech, jako je bioinformatika, biochemie nebo chemoinformatika. Parciální atomové náboje nemohou být zjištěny experimentálně -- jejich hodnoty musí být určeny výpočtem. Nejčastějším způsobem je využití kvantové mechaniky, ale výpočetní složitost těchto metod omezuje jejich použití pouze na velmi malé systémy. V posledních více než padesáti letech bylo vyvinuto velké množství tzv. empirických metod pro výpočet parciálních atomových nábojů. Tato skupina metod využívá parametrizovaná nebo naměřená experimentální data. Důsledkem toho jsou výrazně rychlejší než metody kvantové mechaniky a tedy použitelné i pro velké biomolekuly, jako jsou proteiny. Tato práce se zabývá několika tématy z oblasti empirických metod. Nejdříve ukážeme, jak mohou být existující metody vylepšeny, ať už manuálně pro určitou skupinu molekul nebo poloautomaticky s využitím symbolic
Partial atomic charges are a theoretical concept that simplifies the description of the electron density in a molecule. They find many applications in fields such as bioinformatics, biochemistry, or cheminformatics. Partial atomic charges cannot be obtained from experiment; their values must be determined by calculation. The most common method is the use of quantum mechanics (QM), but the computational complexity of these methods limits their application to very small systems. In the last more than 50 years, however, a large number of so-called empirical methods for calculating partial atomic charges have been developed. This group of methods uses parameterized or experimental data. As a consequence, they are significantly faster than QM methods and thus applicable even for large biomolecules such as proteins. This work addresses several topics in the field of empirical methods. First, we show how existing methods can be improved, both manually for specific groups of molecules and sem
Vedoucí práce: Luděk Matyska
Dizertace (Ph.D.)--Masarykova univerzita, Fakulta informatiky, 2022
Keywords: molekuly; chemoinformatika; atomy; kvantová mechanika; bílkoviny; bioinformatika; biochemie; empirický výzkum; parametrické modelování; design; molecules; chemoinformatics; atoms; quantum mechanics; proteins; bioinformatics; biochemistry; empirical research; parametric modeling; design; disertace; dissertations