G - Physics – 06 – F
Patent
G - Physics
06
F
G06F 17/50 (2006.01)
Patent
CA 2328482
A "docking" method based on finite grid forcefield sampling makes use of fast evaluation of interaction energies between molecules, such as macromolecules and ligands. The forcefield used to calculate interaction energies utilizes a potential energy function composed of a 1/r dependent electrostatic term and a (6-12) Lennard-Jones term for Van der Waals interactions. Fast evaluation makes use of the Convolution Theorem allowing a point-by-point N-dimensional correlation in direct space to be replaced by a simple multiplication in spatial frequency space. Successful prediction of ligand position and determination of ligand-protein interaction enthalpy is done by mapping potential energy field components of one of the molecules onto an energy field component grids, and mapping interaction field components of another of the two molecules onto interaction component grids. By calculating a correlation between each potential energy field component grid and each interaction field grid, a plurality of grids of molecule binding energy values is obtained which represent a binding energy of the two molecules in the given relative rotation between the molecules for each relative translational positions in space between the molecules. At least one maximum of the binding energy values is determined and the relative translational positions for the maximum binding energy values are recorded. By rotating at least one of the molecules according to each relative rotation in a range of rotation, and by repeating the mapping for the rotated molecule and subsequently repeating the calculating and determining for each of the relative rotations, it is possible to select an energetically favorable one of the relative rotations and the relative translational positions to generate a position value for an energetically favorable binding site between the two molecules.
Procédé informatique, désigné "docking", servant à déterminer des sites de fixation favorables sur le plan énergétique dans des macromolécules, basé sur un échantillonnage des champs de forces d'une grille finie et mettant en application une évaluation rapide des énergies d'interaction entre des molécules, telles que des macromolécules et des ligands. Le champ de force utilisé pour calculer des énergies d'interaction met en oeuvre une fonction d'énergie potentielle composée d'un terme électrostatique dépendant de l/r et un terme de Lennard-Jones (6-12) pour des interactions de Van der Wals. L'évaluation rapide met en application le théorème de convolution permettant de remplacer une corrélation N-dimensionnelle point-par-point dans un espace direct par une simple multiplication dans un espace de fréquence spatiale. On réalise la prédiction réussie de la position du ligand et la détermination de l'enthalpie de l'interaction entre ligand et protéine par mappage des composantes de champ d'énergie potentielle d'une des molécules sur une grille de composantes de champ d'énergie et par mappage des composantes du champ d'interaction d'une autre des deux molécules sur des grilles de composantes d'interaction. Le calcul d'une corrélation entre chaque grille de composantes de champ d'énergie potentielle et chaque grille de champ d'interaction permet d'obtenir une pluralité de grilles de valeurs d'énergie de fixation de molécules représentant une énergie de fixation des deux molécules dans la rotation relative donnée entre les molécules pour chaque position de translation relative dans l'espace entre les molécules. On détermine au moins une valeur maximum dans les valeurs d'énergie de fixation et on enregistre les positions de translation relatives pour les valeurs maximum d'énergie de fixation. La rotation d'au moins une des molécules d'après chaque rotation relative dans une plage de rotation et la répétition du mappage pour la molécule mise en rotation, puis la répétition consécutive du calcul et de la détermination de chacune des rotations relatives permettent de sélectionner une rotation et une position favorables sur le plan énergétique dans les rotations relatives et les positions de translation relatives afin de générer une valeur de position pour un site de fixation favorable sur le plan énergétique entre les deux molécules.
Blom Nico
Sygusch Jurgen
Ogilvy Renault
Universite de Montreal
LandOfFree
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