水素結合アクセプター

CDK descriptor

前回は、すべての原子について一律に計算しましたが、
今回は、特定の条件を満たす原子についてのみ、計算してみましょう。


あらゆる分子の間にはさまざまな引力や斥力が働いていますが、
くすりの設計において最も注目されるのが「水素結合」です。
水素結合は、その名のとおり、水素を介した結合で、
数あるタイプの結合の中で比較的弱い部類に属します。
でも、その弱さがとても重要で、一過的かつ選択的な作用を
期待するには、水素結合の利用が不可欠となります。
そして、水素結合に関わる原子を見つけることは、
タンパク質への影響度を理解する上で非常に重要なのです。


それでは、水素結合のアクセプター（別の分子の水素と相互作用しうる原子）の数を
数えてみます。
今回も、お手軽クラスHBondAcceptorCountDescriptorを使わずに行きます。




/* HBAcc.java */

import java.io.*;

import org.openscience.cdk.io.iterator.IteratingSMILESReader;

import org.openscience.cdk.interfaces.IMolecule;

import org.openscience.cdk.interfaces.IAtom;

import org.openscience.cdk.interfaces.IAtomContainer;

import org.openscience.cdk.tools.manipulator.AtomContainerManipulator;

import org.openscience.cdk.CDKConstants;

import org.openscience.cdk.aromaticity.CDKHueckelAromaticityDetector;
class HBAcc {

    public static void main(String args[]){
        if(args.length!=1){

            System.err.println("HBAcc <smiles-file>");

            System.exit(1);

        }

        FileInputStream fis = null;

        IteratingSMILESReader isr = null;

        try{

            fis = new FileInputStream(new File(args[0]));

            isr = new IteratingSMILESReader(fis);

        } catch (Exception e) {

            e.printStackTrace();

        }
        while( isr.hasNext() ){    // Read a file line by line

            IMolecule imol = (IMolecule)isr.next();

            String id = (String)imol.getProperty("cdk:Title");  // The 2nd column
            int hBondAcceptors = 0;

            IAtomContainer ac;

            try {
                ac = (IAtomContainer) imol.clone();

                AtomContainerManipulator.percieveAtomTypesAndConfigureAtoms(ac);

                CDKHueckelAromaticityDetector.detectAromaticity(ac);
                atomloop:

                for (int atomIndex = 0; atomIndex < ac.getAtomCount(); atomIndex++) {

                    // looking for suitable nitrogen atoms

                    if (ac.getAtom(atomIndex).getSymbol().equals("N") &&

                        ac.getAtom(atomIndex).getFormalCharge() <= 0) {

                        // excluding nitrogens that are adjacent to an oxygen

                        java.util.List neighbours =

                            ac.getConnectedAtomsList(ac.getAtom(atomIndex));

                        for (Object neighbour : neighbours)

                            if (((IAtom) neighbour).getSymbol().equals("O"))

                                continue atomloop;

                        hBondAcceptors++;

                    }

                    // looking for suitable oxygen atoms

                    if (ac.getAtom(atomIndex).getSymbol().equals("O") &&

                        ac.getAtom(atomIndex).getFormalCharge() <= 0) {

                        //excluding oxygens that are adjacent to a nitrogen or to an aromatic carbon
                        java.util.List neighbours = ac.getConnectedAtomsList(ac.getAtom(atomIndex));

                        for (Object neighbour : neighbours)

                            if (((IAtom) neighbour).getSymbol().equals("N") ||

                                (((IAtom) neighbour).getSymbol().equals("C")

                                 && ((IAtom) neighbour ).getFlag(CDKConstants.ISAROMATIC)))

                                continue atomloop;

                        hBondAcceptors++;

                    }

                }

                System.out.printf("%s\t%d\n", id, hBondAcceptors);

            } catch (Exception e1) {

                e1.printStackTrace();

            }

        }

    }

}

CDKのソースコードを読み解くと、水素結合アクセプターとは：

  • 正電荷を帯びていない窒素原子のうち、酸素原子に隣接していないもの
  • 正電荷を帯びていない酸素原子のうち、窒素原子または芳香性炭素原子に隣接していないもの

と定義されていますので、今回はそれに倣いました。
他のソフトではどう計算されているのか、こんど調べてみようと思います。