Disciplina de pós-graduação no 1^o semestre de 2003, QP-399:
Tópicos Especiais em Físico-Química IX:
“Relações entre Estrutura e Propriedade/Reatividade/Atividade Biológica”
pelos Profa. Dra. Márcia M. C. Ferreira e Dr. Rudolf Kiralj,
Instituto de Química, UNICAMP. Horário: 3a. e 5a., 19h às 21h.
Contato: marcia@iqm.unicamp.br, rudolf@iqm.unicamp.br

EMENTA

Análise Multivariada

Introdução.
Análise exploratória dos dados:
PCA – análise de componentes principais.
HCA – análise hierárquica de agrupamentos.
Construção de modelos de regressão:
PCR – regressão por componentes principais.
PLS – regressão por mínimos quadrados parciais.
Construção de modelos de classificação (reconhecimento de padrões):
KNN,
SIMCA.

Química Estrutural e Teórica

Introdução.
Parâmetros estruturais de átomos, moléculas pequenas e macromoléculas.
Análise conformacional estrutural.
Simetria molecular e estereoquímica.
Ligações de hidrogênio.
Interações intra- e intermoleculares.
Complexos moleculares.
Simetria cristalina.
Empacotamento cristalino.
Banco de dados cristográficos.
Breve revisão das teorias aplicadas em química teórica, computacional e estrutural.
Introdução à teoria dos grafos.
Uso de dados estruturais em química teórica.
Análise conformacional computacional.
Otimização de geometria de  complexos moleculares.

QSAR/QSPR

Introdução.
Quantidades em (Q)SAR/(Q)SPR.
Descritores moleculares globais e locais.
Descritores de complexos moleculares e de empacotamento cristalino.
Descritores de reatividade e propriedades magnéticas.
Metodologia de (Q)SAR/(Q)SPR.
QSAR-3D.
Técnicas de visualização de moléculas, complexos moleculares, densidade eletrônica e empacotamento cristalino.
Molecular graphics a nível qualitativo e quantitativo.
Princípios básicos de modelagem molecular.
Docking.
Farmacóforos.

Material de curso para fazer download

Notas de Aulas 4, 16-28 são disponíveis em formato .pdf pequeno (2 páginas originais numa só) no link português, e formato .pdf grande (1 página original numa página de pdf) no link inglês. Escolha a opção melhor para você!

As Notas de Aulas, Exercícios e os Suplementos são o propriedade de Laboratório de Quimiometria Teórica e Aplicada, Instituto de Química, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, SP, e portanto se podem usar somente para ensino e atividade didáticas/educativas (aprendizagem) com citação adequada! É proibído usar este material ou idéas apresentadas para fazer qualquer trabalho, escrever textos e fazer qualquer outra coisa onde o conteudo é modificado e/ou autoria nomeada diferente do que nestes documentos originais!/

NOVO!
AVISO: Após da data oficial do fim do semestre, o material do curso (as Notas de Aulas, Exercícios e Suplementos) não são mais disponíveis para fazer download. Quem precisa algum material, por favor entrar em contato com Profa. Márcia ou Rudolf./

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–EMENTA (em português)

–Aula No. 1 (18 de fevereiro de 2003): Introdução ao Curso (em português)

–Aula No. 2 (20 de fevereiro de 2003): Introdução à Análise Multivariada. Pré-Processamento dos Dados (em português)

–Aulas No. 3, 5, 6 e 7 (25 de fevereiro, 11, 13 e 18 de março de 2003): Análise Exploratória, partes I, II, III e IV (em português)

–Aula No. 4 (27 de fevereiro de 2003): Introdução à Química Estrutural. Propriedades Atômicas (em inglês)

–Aulas No. 8, 9, 10 e 11 (20, 25 e 27 de março, e 1 de abril de 2003): Modelos de Regressão, partes I, II, III e IV (em português)
–Exercícios I/ Exercises I:Lista dos Exercícisos I (em português)/List of Exercises I (in portugese)Dados I/Data I

–Aula No. 12 (3 de abril de 2003): Interpretação de trabalho da literatura, da escholha livre, da área de quimiometria aplicada - 6 apresentações pelos estudantes (em português)

–Aula No. 13, 14 e 15 (8, 10 e 15 de abril de 2003): Modelos de Classificação (Reconhecimento de Padrões), partes I, II, III e IV (em português); Interpretação de trabalho da literatura, da escholha livre, da área de quimiometria aplicada - 3 apresentações pelos estudantes (8 de abril de 2003; em português)
–Exercícios II:Lista dos Exercícisos II (em português)Dados II

–Aula No. 16 (22 de abril de 2003): Ligação Química. Comprimento e Ângulo de Ligação, Ângulo de Torsão (em português)

–Aulas No. 17 e 18 (24 e 29 de abril de 2003): Outros Parâmetros Estruturais (Geomêtricos) das Moléculas Pequenas. Análise Conformacional Estrutural (em inglês)

–Aula No. 19 (6 de maio de 2003): Outros Parâmetros Estruturais (Geomêtricos) de Macromoléculas. Isomeria e Configuração e Conformação Absoluta (em inglês)

–Aula No. 20 (8 de maio de 2003): Grupos Pontuais e Simetria. Simetria Molecular (em inglês)

–Aula No. 21 (13 de maio de 2003): Ligações de Hidrogênio e Outras Interações Intra- e Intermoleculares. Complexos Moleculares (em inglês)

–Aula No. 22 (15 de maio de 2003): Sistemas Cristalinos. Simetria Cristalina e Grupos Espaciais. Empacotamento Cristalino I (em inglês) - [É preciso receber uma Xerox copia do Suplemento no começo da aula]

–Aula No. 23 (20 de maio de 2003): Empacotamento Cristalino II. Bancos de Dados Cristalográficos e Outros Bancos de Dados Úteis (em inglês)
-Palestra sobre Cambridge Structrural Database

–Aula No. 24 (22 de maio de 2003): Tópicos Especiais da Química Teórica, Computacional e Estrutural I (em inglês)
Um brevíssimo manual e um exemplo de output para o programa PLATON
–Exercícios III:Lista dos Exercícisos III (em português)
Esta lista de exercícios deve ser entregue IMPRETERIVELMENTE até o final da primeira semana de JUNHO!
A lista pode ser feita utilizando a versão DEMO de Pirouette./
–Exercícios IV:Lista dos Exercícisos IV (em inglês)Dados III
Esta lista de exercícios deve ser entregue até o dia 10 de JUNHO! Após nesta data não vai ser possível entregar a lista. A lista pode ser feita utilizando programas PLATON com Raswin, e Piroutte./

–Aula No. 25 (3 de junho de 2003): Tópicos Especiais da Química Teórica, Computacional e Estrutural II (em inglês) - [É recomendavel fazer download do Suplementos A, B, C, D e E antes de começo da aula]

–Aula No. 26 (5 de junho de 2003): Introdução à Química Medicinal. Descritores Moleculares (em inglês) - [É recomendavel fazer download das seguintes Notas de Aulas sobre QSAR pelo H. Kubinyi antes de começo da aula: Ligand-Receptor Interactions, QSAR Parameters e Hansch and Free-Wilson Analyses.]
O prazo para entregar a Lista dos Exercícios IV é prorrogado até o dia 12 de junho. Visite este site para ver se tiver mais mudanças do prazo!/

–Aula No. 27 (10 de junho de 2003): Descritores moleculares II. Similaridade Química e Atividade Biológica. Introdução à Química Medicinal II. (em inglês) - [É recomendavel fazer download das seguintes Notas de Aulas sobre QSAR pelo H. Kubinyi antes de começo da aula: Similaridade Química e Atividade Biológica, Descoberta de Fármacos e QSAR Não Linear.]
O prazo para entregar a Lista dos Exercícios IV é mais uma vez prorrogado até o dia 17 de junho!/

–Aula No. 28 (12 de junho de 2003): Metodologia de QSAR/QSPR. Exemplos de QSAR e QSPR. QSAR-3D (em inglês)  - [É recomendavel fazer download das seguintes Notas de Aulas sobre QSAR pelo H. Kubinyi antes de começo da aula: QSAR 3D, Análise de Farmacóforos and Virtual Screening. Também fazer download de pequenos suplementos: análise de farmacóforos pelo Catalyst, QSAR com COMFA, COMFA avancada e virtual screening.] Exemplos de QSAR/QSPR: inibidores de protease de HIV-1, propriedades físico-químicas de PAHs, derivados da omeprazola e logP de PCBs.

–Aula No. 29 (17 de junho de 2003): Gráficos Moleculares. Modelagem Molecular. Desenho de Fármacos. (em ingles) - [É recomendavel fazer download das seguintes Notas de Aulas sobre QSAR pelo H. Kubinyi antes de começo da aula: Desenho de Fármacos Através da Estrutura e Desenho de Fármacos Usando Computadores, Desenho Combinatorial de Fármacos.] Entrega da Lista dos Exercícios IV.
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-Aula No. 30 (26 de junho de 2003): Apresentação dos Projetos I

-Aula No. 31 (3 de julho de 2003): Apresentação dos Projetos II. Comentários sobre as Listas de Exercícios.

Mais do que uma aula prática foi dada pela Profa. Márcia fora do horário oficial, para ensinar os estudantes como fazer análise quimiométrica com dados concretos. Com isso, número total das aúlas é maior de 31./

AVISO: Quem quer participar no cursinho sobre o uso de Cambridge Structural Database em agosto ou setembro, por favor mandar um e-mail com nome e e-mail completo para Profa. Márcia ou Rudolf,  para nos teremos possibilidade de contactá-lo na hora certa!/
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Materiais Didáticos Relacionados ao Curso
 

Links às publicações da Profa. Márcia M. C. Ferreira

Quimiometria Teórica e Aplicada:
Publicações No. / Publications No.    14, 15, 17, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27,28, 29, 31, 32, 34, 39, 43, 44, 45, 46, 49, 55, 56, 59, 61, 62

SAR/QSAR, SPR/QSPR, SSR/QSSR:
Publicações No. / Publications No.     16, 30, 33, 35, 36, 37, 38, 40, 41, 42, 47, 48, 50, 51, 52, 53, 54, 57, 58, 60

Gráficos e Modelagem  Molecular:
Publicações No. / Publications No.     13, 18, 35, 36, 38, 51, 52, 53, 57
 
 

Links externos (internet)
 

Molecular Descriptors and QSAR Web News, Chemometrics Web News: http://www.disat.unimib.it/chm/WebMagazine.htm, http://www.disat.unimib.it/chm/Chemometrics.htm  -  University of Milan, Italy

Computational Chemistry List (CCL): http://server.ccl.net/  - USA

The QSAR and Modelling Society - Resources: http://www.ndsu.nodak.edu/qsar_soc/resource.htm  - USA

Homepage of Chemometrics: http://www.acc.umu.se/~tnkjtg/chemometrics/  - Umeå University, Sweden
Tutorials on Chemometrics: http://www.acc.umu.se/%7Etnkjtg/chemometrics/tutorials.html

Chemometrics World - Spectroscopynow.com: http://www.spectroscopynow.com/Spy/basehtml/SpyH/1,1657,2-0-0-0-0-home-0-0,00.html

Commission on Crystallographic Teaching Teaching Pamphlets : http://www.iucr.org/--> Teaching Pamphlets   or http://www.iucr.ac.uk--> Teaching Pamphlets   - International Union for Crystallography
Recommended articles to download:
1. A non-mathematical introduction to X-ray diffraction by C. A. Taylor
2. An introduction to the scope, potential and applications of X-ray analysis by M. Laing
6. Pourquoi les groupes de Symétrie en Cristallographie by D. Weigel
9. Rotation Matrices and Translation Vectors in Crystallography by S. Hovmöller
10. Metric Tensor and Symmetry Operations in Crystallography by G. Rigault
11. The Stereographic Projection by E. J. W. Whittaker
13. Symmetry by L. S. Dent Glasser
14. Space Group Patterns by W. M. Meier
15. Elementary X-Ray Diffraction for Biologists by Jenny P. Glusker
21. Crystal Packing by Angelo Gavezzotti (download here! - www download does not work)
22. Matrices, Mappings and Crystallographic Symmetry by Hans Wondratschek

Lecture Notes on QSAR by H. Kubinyi: http://home.t-online.de/home/kubinyi/
 

Materiais especiais para fazer download
 

Conformation of alkanes and cycloalkanes: Chapter 3 from F. A. Carey: Organic Chemistry, 4th ed., McGraw-Hill Co., NY, 2000.
 
 

Se usar qualquer programa ou banco de dados, deve ser citado (o programa ou banco).
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Sofware para visualização de estruturas moleculares / cristalográficas (gráficos moleculares):
 

Raswin para Windows ou Rasmol para outros sistemas:
http://www.rcsb.org/pdb/help-graphics.html --> Rasmol  ou diretamente   http://www.bernstein-plus-sons.com/software/rasmol/
 


Mercury para Windows ou outros sistemas: http://www.ccdc.cam.ac.uk/prods/mercury/index.html --> Mercury Download --> etc.
Download: http://www.ccdc.cam.ac.uk/prods/mercury/1_1_2/mercury_download_js.html
Documentação (manual): http://www.ccdc.cam.ac.uk/prods/mercury/docs/mercurydocn.pdf
 


DS ViewerPro 5.0, demo (30 days trial), Accelrys Inc.: http://www.accelrys.com/dstudio/ds_viewer/
Informação básica / Basic information
 


VMD - Visual Molecular Dynamics, University of Illinois at Urbana-Champaign, IL, USA: http://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/

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Sofware para análise de estruturas moleculares / cristalográficas (análise estrutural):
 


PLATON for Windown v. 2000, download:    files1    e / and   files2
Instruções detalhadas / Detailed instructions, University of Utrecht, The Netherlands: http://www.cryst.chem.uu.nl/platon/

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Software para cálculo de propriedades moleculares
 

Dragon Web 3.0, University of Milan, Italy: http://www.disat.unimib.it/chm/Dragon.htm
Input em SMILES format e alguns outros formatos.
O documento compactado contem a apresentação de Dragon em ppt.
Lista de descritores moleculares: list

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LogP cálculos usando SMILES formato de moléculas:
 

ALOGPS 2.1, Virtual Computational Chemistry Laboratory: http://146.107.217.178/lab/alogps/--> start the program
 


Molinspiration, SMILES builder: http://www.molinspiration.com/services/logp.html

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Sofware para similarity search:
 


Molinspiration, SMILES builder: http://www.molinspiration.com/services/index.html --> Substructure, similarity and pharmacophore similarity searches

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Sofware para otimização de geometria molecular (métodos químico-quânticos):

Hückel MO, MOPAC, Gaussian, Gamess, University of Tasmania, Australia: http://www.chem.utas.edu.au/staff/yatesb/honours/modules/faces.html  -->
--> Hückel interfaces
--> MOPAC interfaces
--> Gaussian interfaces
--> Gamess interfaces
Um exemplo e input e output para o MOPAC:
http://www.chem.utas.edu.au/staff/yatesb/honours/modules/mod3/m_input.shtml
 

MOPAC 6.0 para Windows:   program    e   manual
Input somente com coordenadas internas

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Software para análise quimiométrica / Software for chemometric analysis
 


The QSAR server, The University of North Carline, Chapel Hill, USA: http://mmlin1.pha.unc.edu/~jin/QSAR/


The Nucleic Acid Database, The Rutgers University, New Jersey, USA: http://ndbserver.rutgers.edu/NDB/index.html
 


The Protein Data Bank, The Rutgers University, New Jersey, USA: http://www.rcsb.org/pdb/
Mirror site, Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), Belo Horizonte, MG, Brasil: http://www.pdb.ufmg.br/pdb/
Tem várias ferramentas para análise/visualização de biomacromoléculas e links para outros bancos de dados.
 


The Cambridge Structural Database at NCSA Chem Viz, Univ. Urbana-Champaign, Illinois, USA: http://chemviz.ncsa.uiuc.edu/content/homenew.html  -->  Tools  --> CSD
ou diretamente / or directly http://chemviz.ncsa.uiuc.edu/content/run-csd.html
É preciso se cadastrar para obter a conta e senha:
http://chemviz.ncsa.uiuc.edu/content/request_account.html
Informações básicas deste banco de dados na página de CCDC, Cambridge Crystallographic Data Centre, UK: http://www.ccdc.cam.ac.uk/
Se usar ester banco de dados, deve ser citado (o banco) bem como o proprietário (NCSA Chem Viz).
 


NIST Chemistry WebBook at NIST, USA: http://webbook.nist.gov/chemistry/ --> Search Options   ou diretamente http://webbook.nist.gov/chemistry/#Search
 


Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) Database, Toyohashi University of Technology, Japan: http://chrom.tutms.tut.ac.jp/JINNO/DATABASE/00database.html
 


Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Structure Index, NIST, USA: http://ois.nist.gov/pah/
Introdução / Introduction
 


WebElements.com at University of Sheffield, UK: http://www.webelements.com
 


3D Molecular Modeling Home Page, Tokyo University of Pharmacy and Life Science: http://triton.ps.toyaku.ac.jp/~dobashi/database/indexe.html
 


The IMB Jena Image Library of Biological Macromolecules, University of Jena, Germany: http://www.imb-jena.de/IMAGE.html
Tem várias ferramentas para análise/visualização de biomacromoléculas e links para outros bancos de dados.
 


The Metalloprotein Database and Browser, the Scripps Research Institute, La Jolla, CA, USA: http://metallo.scripps.edu/
 


PROLYSIS - a protease and protease inhibitor Web server, University of Tours, France: http://delphi.phys.univ-tours.fr/Prolysis/
 


Database for Anti-HIV Compounds, NIAID-NIST, USA: http://www.niaid.nih.gov/daids/dtpdb/protinh.htm
 


Proteinase Inhibitor Database, the University of York, UK : http://www.ysbl.york.ac.uk/~proteinase/
 


HIV Protein Database, National Cancer Institute, USA: http://mcl1.ncifcrf.gov/hivdb/index.html
 
 
 

Links para vários bancos de dados estruturais:
http://xray.bmc.uu.se/embo/structdb/links.html
http://www.bio.unizh.ch/db/
http://www.xtal.iqfr.csic.es/ing/assistance.html
http://www.kisac.ki.se/education/courses/kth03/strdbs.html
http://www.life.uiuc.edu/z-huang/structldbs.html
http://swarna.ncsa.uiuc.edu/structdbs.html
http://www.rcsb.org/databases.html
http://www3.oup.co.uk/nar/database/cat/11
http://www.biochem.ucl.ac.uk/~robert/bioinf/lecture2/
etc.

Organic Chemistry Database, Colby College, Waterville, Maine, USA : http://www.colby.edu/chemistry/cmp/cmp.html
 

Klotho - Biochemical Compounds Declarative Database: http://www.biocheminfo.org/klotho/
 

Development Therapeutics Program, NCI-NIH, USA: http://dtp.nci.nih.gov/
Bancos de dados com atividades biológicas
 

Integrated Spectral Data Base System for Organic Compounds, AIST, Japan: http://www.aist.go.jp/RIODB/SDBS/sdbs/owa/sdbs_sea.cre_frame_sea