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24 12 2023 chemoinformatics work Tweet

フロンティア分子軌道論(FMO)とフラグメント分子軌道法(FMO)

11月に発表したときに、本書をお薦めされたので買って読んでました(訳者に知り合いがちょいちょい入っている)。

役に立ったのは6章の密度汎関数法と16章の定性的理論です。この2つの賞を読むだけでも20K円の価値はあると思いました。

分子の量子力学的視点は負電荷を持つ電子雲によって囲まれた正電荷を持つ原子核という視点に基づいているが、化学における分子は、いまだに 「結合」によってまとまった「原子」群として定式化されている。

古典力学の枠組みでは説明できない現象を説明するモデルとして量子力学が発展したのに、AI的視点で分子をグラフとして扱いGNNで伝播させるとうまくいくのでは的なアプローチに立つのはどうなんでしょうねぇと思っているので、私的には量子化学的な視点からDL/MLを利用したほうが筋が良いんじゃないかなぁと感じています。まぁきちんと証明しろよってことなのですが、、、

ProductName 計算化学(第3版)
森北出版 / ¥19,800 (2023-03-24)

  • 電子数に対するエネルギーの2階微分はハードネス
  • 局所的な求電子性は、ωと対応するFukui関数を掛けることによって得られる。これらの概念は、HSAB原理における重要な役割を担っている
  • hard-hard相互作用は主に電荷支配で、soft-soft相互作用は軌道支配

FMOで考えてみると

Fragment Molecular Orbitalを活用してSBDDをやっていると、リガンドとタンパク質の結合乖離過程は始状態と終状態の変わらない化学反応と捉えることができることが直感的に理解できるかと思います(実際反応する場合はCovalent inhibitorと呼ばれる特殊な状態かと思います)。

となると、「リガンドとタンパク質の化学反応はHSAB原理においてはなんなのだろう?」という疑問が湧いてきます。FMOではタンパク質をアミノ酸というフラグメントに分解できるから、「各アミノ酸の側鎖はhard-hard相互作用, soft-soft相互作用のどちらを担うのだろうか?」とか、そうなるとHSABルールって大域的ではなくて局所的な概念なのかなぁ?と悩み始めます。

そもそもPIEDAがKitaura-Morokuma AnalysisのFMOへの拡張だからなんかそうなんだろうなぁとは思うんだけど、今度偉い人たちにあったら聞いてみようと思いました。

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