在通过与t-SNE进行集群增强的基托-酸盐复合中检测黄素的反应性适配体
Febdian Rusydi1,2, Etika Dessi Susanti1,3, Ira Puspitasari4,5
1Research Center for Quantum Engineering Design, Faculty of Science and Technology, Universitas Airlangga, Jl. Mulyorejo, Surabaya, 60115, Indonesia.
预测黄素等柔性分子的化学反应性是一项挑战. 这项研究整合了机器学习和电子结构计算,以有效地捕捉构造多样性,改善反应性预测.
科学领域:
- 计算化学计算化学
- 分子建模分子建模
- 机器学习在化学中的应用
背景情况:
- 使用量子化学预测柔性分子的化学反应性,受到它们庞大的构造空间的阻碍.
- 黄素的-类固体化对其生物活性至关重要,但选择相关的适合物是困难的.
- 现有的符合性选择方法可能过度或忽视灵活系统中的关键结构.
研究的目的:
- 开发一个集成的工作流程,以便在灵活的分子中有效地进行构造性采样和选择.
- 为了更精确的反应性预测,改进黄素复合的能量概况.
- 用机器学习和电子结构计算来展示捕捉形状多样性的可转移策略.
主要方法:
- 集成的工作流程结合了扩展紧密结合 (xTB) 超动力学来采样,库伦矩阵描述器用t-SNE进行编码,以及集群 (K-means,聚合) 来进行代表性结构识别.
- 使用APFD/6-311++G (d,p) 进行密度函数理论 (DFT) 计算,以验证基本状态和过渡状态.
- 通过CREST在气相和隐性溶剂 (ALPB) 中使用了GFN2-xTB;对于DFT.
主要成果:
- 产生了一组多样化但可管理的黄素对应物,从而实现了精细的陶托美化能量概况.
- 实现了对黄素分离的减少激活能量,使结果与实验值更加一致.
- 证明了机器学习辅助集群和灵活分子电子结构计算策略的效率和可转移性.
结论:
- 集成的工作流有效地解决了灵活分子的 conformational 采样中的挑战.
- 这种方法提供了更准确的分子行为表现,对于理解生物活动至关重要.
- 该策略是高效的,可转移的,并且适用于除了黄素之外的各种灵活的分子系统.
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