Development of high-performance algorithms for a new generation of versatile molecular descriptors. The Pentacle software

Durán Alcaide, Ángel

Development of high-performance algorithms for a new generation of versatile molecular descriptors. The Pentacle software

Document Type

Doctoral thesis
Published Version

Author

Durán Alcaide, Ángel

Director

Pastor Maeso, Manuel

Publication Date

2010-03-04

Citation

Durán Alcaide, Á. Development of high-performance algorithms for a new generation of versatile molecular descriptors. The Pentacle software. Universitat Pompeu Fabra; 2010. handle: http://hdl.handle.net/10803/7201

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Doctoral program

Programa de doctorat en Biomedicina

Abstract

The work of this thesis was focused on the development of high-performance algorithms for a new generation of molecular descriptors, with many advantages with respect to its predecessors, suitable for diverse applications in the field of drug design, as well as its implementation in commercial grade scientific software (Pentacle). As a first step, we developed a new algorithm (AMANDA) for discretizing molecular interaction fields which allows extracting from them the most interesting regions in an efficient way. This algorithm was incorporated into a new generation of alignmentindependent molecular descriptors, named GRIND-2. The computing speed and efficiency of the new algorithm allow the application of these descriptors in virtual screening. In addition, we developed a new alignment-independent encoding algorithm (CLACC) producing quantitative structure-activity relationship models which have better predictive ability and are easier to interpret than those obtained with other methods.
El trabajo que se presenta en esta tesis se ha centrado en el desarrollo de algoritmos de altas prestaciones para la obtención de una nueva generación de descriptores moleculares, con numerosas ventajas con respecto a sus predecesores, adecuados para diversas aplicaciones en el área del diseño de fármacos, y en su implementación en un programa científico de calidad comercial (Pentacle). Inicialmente se desarrolló un nuevo algoritmo de discretización de campos de interacción molecular (AMANDA) que permite extraer eficientemente las regiones de máximo interés. Este algoritmo fue incorporado en una nueva generación de descriptores moleculares independientes del alineamiento, denominados GRIND-2. La rapidez y eficiencia del nuevo algoritmo permitieron aplicar estos descriptores en cribados virtuales. Por último, se puso a punto un nuevo algoritmo de codificación independiente de alineamiento (CLACC) que permite obtener modelos cuantitativos de relación estructura-actividad con mejor capacidad predictiva y mucho más fáciles de interpretar que los obtenidos con otros métodos.

Keywords

Diseño Factorial Fraccionado (FFD), Partial Least Squares (PLS), (PCA), Análisis de componentes principales, Sonda, Consistente, Interacciones relevantes, Velocidad, Interpretación, AMANDA, Correlation (CLACC), Cribado virtual Consistently Large Auto and Cross, Relación estructura actividad, GRIND-2, (GRIND), GRID Independent Descritpors, Descriptores moleculares (MD) Independientes de al, Campos de interacción molecular (MIF), Pentacle, Métodos computacionales, Qt, Lenguajes de programación, Interfaz de usuario, Software, Modelos software, Modelo espiral, Eficiencia, Altas prestaciones, Codificación, Discretización, Algoritmo, Based Virtual Screening (LBVS), Ligand, Drug Discovery, (CADD), Computer Assisted Drug Design, Prediction, (SDEP), Standard Deviation of Error, (FFD), Partial Least Squares (PLS), Analysis (PCA), Principal Component, Probe, Consistent, Relevant Interactions, Speed, Interpretation, AMANDA, Correlation (CLACC), Screening (VS), Consistently Large Auto and Cross, Virtual, Relationship (QSAR), Quantitative Structure-Activity, GRID INdependent Descriptors (GRIND), GRIND-2, GRID, Alignment independent, Molecular descriptors (MD), Pentacle, Molecular Interaction Fields (MIF), Computational Methods, Qt, Programming Languages, User Interface (UI), User-friendly, Software, Software models, Spiral model, Efficiency, High-performance, Encoding, Discretizing, Algorithm, Desviación estándar del error de predicción (SDEP), Diseño de fármacos asistido porordenador (CADD), Descubrimiento de fármacos, Cribado virtual basado en ligando (LBVS)