分子结构的子结构查询:SMARTS语言

在化学信息学中,有时候我们要确定化学分子是否包含特定的模式(结子构)

之前我们已经提及,fingerprint的SMILES字符串经常用来表示分子。
SMARTS是SMILES语言的扩展,可以用于创建查询,类似文本语言的正则表达式。

任何的SMILES字符串都可以是SMARTS字符串

下面展示,如何从SMILES字符串定义分子,显示分子,并突出与特定SMARTS,模式匹配的原子

1. 导入基础模块

from rdkit import Chem
	from rdkit.Chem.Draw import MolsToGridImage

2. 定义化学分子

smiles_list= ['CCCCC', 'CCNOCC', 'CSCCNC', 'COOCCNS', 'CSNNSP', 'CCCCS']
	mol_list = [Chem.MolFromSmiles(x) for x in smiles_list]

3. 分子结构可视化

	MolsToGridImage(mol_list)

分子结构的子结构查询:SMARTS语言_第1张图片

4. 建立一个查询请求

查找有三个C原子组成的脂肪链

query = Chem.MolFromSmarts('CCC')
query

分子结构的子结构查询:SMARTS语言_第2张图片

5. 查找匹配

match_list = [mol.GetSubstructMatch(query) for mol in mol_list]
match_list

输出:[(0, 1, 2), (), (), (), (), (0, 1, 2)], 代表第1个mol对象(’CCCCC‘)分子,有三个部分与query相同;第6个’CCCCS’分子,有三个部分与query相似。查询结果确实符合我们的query.

6. 可视化

注意这里高亮仅仅显示了第一个匹配的部分。

MolsToGridImage(mols = mol_list, highlightAtomLists=match_list, molsPerRow=4)

分子结构的子结构查询:SMARTS语言_第3张图片

7. 匹配特定模式的分子

SMARTS中,*可以代替任何的原子,例如:

query = Chem.MolFromSmarts('C*C')
match_list = [mol.GetSubstructMatch(query) for mol in mol_list]
print(match_list)
MolsToGridImage(mols=mol_list, highlightAtomLists=match_list, molsPerRow=3)

分子结构的子结构查询:SMARTS语言_第4张图片
SMARTS中,[]代表中括号中间的一个原子可以是N,也可以是C,例如:

query = Chem.MolFromSmarts('C[N,C]C')
match_list = [mol.GetSubstructMatch(query) for mol in mol_list]
print(match_list)
MolsToGridImage(mols=mol_list, highlightAtomLists=match_list, molsPerRow=3)

分子结构的子结构查询:SMARTS语言_第5张图片

8. 备注

SMARTS还可以有其他复杂的功能,需要去google一下。

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