Estudio comparativo de descriptores moleculares para predecir la similaridad con fármacos de un conjunto de moléculas disponibles en la base de datos de productos naturales npdbejecol y chembl

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Autores:
Guerrero Román, Madeline Dayanna
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2024
Institución:
Universidad Tecnológica de Pereira
Repositorio:
Repositorio Institucional UTP
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.utp.edu.co:11059/15794
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/11059/15794
https://repositorio.utp.edu.co/home
Palabra clave:
540 - Química y ciencias afines
Farmacología experimental
Productos naturales
Medicamentos
1. Ciencias Naturales::1D. Ciencias químicas
Descriptores moleculares
Química medicinal
Moléculas
ODS 4: Educación de calidad. Garantizar una educación inclusiva y equitativa de calidad y promover oportunidades de aprendizaje permanente para todos
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spelling Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)Manifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 de la Ley 23 de 1982. En concordancia suscribo (suscribimos) este documento en el momento mismo que hago (hacemos) entrega de mi (nuestra) OBRA a la Biblioteca “Jorge Roa Martínez” de la Universidad Tecnológica de Pereira. Manifiesto (manifestamos) que la OBRA objeto de la presente autorización.https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/http://purl.org/coar/access_right/c_14cbinfo:eu-repo/semantics/closedAccessRodríguez Pérez, Johny RobertoGuerrero Román, Madeline Dayanna2025-05-05T20:16:16Z2025-05-05T20:16:16Z2024https://hdl.handle.net/11059/15794Universidad Tecnológica de PereiraRepositorio Universidad Tecnológica de Pereirahttps://repositorio.utp.edu.co/home: figuras tablasEste estudio tiene como objetivo comparar descriptores moleculares de compuestos en las bases de datos NPDBEjeCol y ChEMBL para predecir su similitud con fármacos y bioactividad potencial. Esta comparación es relevante, ya que permite evaluar la idoneidad de los productos naturales colombianos frente a compuestos globales, explorando su potencial como candidatos a fármacos de acuerdo con la Regla de Lipinski. ChEMBL, ampliamente utilizada en química medicinal, incluye más de 1.9 millones de compuestos bioactivos, mientras que NPDBEjeCol se enfoca en 236 compuestos naturales de la región cafetera colombiana. Para el análisis, se filtraron moléculas de ChEMBL con un peso molecular menor a 500 Da, obteniéndose 857,373 moléculas en formato estandarizado SMILES. Los descriptores evaluados incluyeron peso molecular (MW), coeficiente de partición (LogP), área superficial polar (TPSA), aceptores y donadores de enlaces de hidrógeno (HBA y HBD), fracción de átomos de carbono sp³ (CSP³), número de anillos, heteroátomos y enlaces rotatorios. Estos descriptores son cruciales, ya que influyen en la flexibilidad estructural y tridimensionalidad de las moléculas, factores que afectan la permeabilidad y la biodisponibilidad. El análisis comparativo respecto a los descriptores para la primera metodología reveló que las moléculas de ChEMBL tienden a ser más rígidas y polares, lo que facilita interacciones con proteínas diana, mientras que las de NPDBEjeCol presentan una mayor permeabilidad celular. Ambos conjuntos mostraron valores similares de LogP, indicando un perfil lipofílico equilibrado. Para la segunda metodología se obtuvo una representación más manejable del espacio químico de ambas bases de datos, destacando patrones de agrupación diferenciados, las moléculas de NPDBEjeCol exhibieron una dispersión más uniforme, lo que sugiere una mayor diversidad natural y flexibilidad estructural. Finalmente, la visualización del espacio químico mediante PCA lo que permitió identificar agrupaciones claras y patrones de similitud que evidencian las diferencias en la composición molecular de ambas bases de datos. Esto facilita la interpretación de sus potenciales farmacológicos y la identificación de compuestos candidatos con características prometedoras para el diseño de nuevos fármacos.INTRODUCCIÓN - 12 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA - 14 3. OBJETIVOS - 15 4. JUSTIFICACIÓN - 16 5. ESTADO DEL ARTE - 17 6. MATERIALES Y MÉTODOS - 22 6.1 METODOLOGÍA INICIAL - 22 6.1.1. Bases de Datos - 22 6.1.2. Proceso de Filtrado de Compuestos - 22 6.1.3. Proceso de curado - 22 6.1.4. Propiedades moleculares - 22 6.1.5. Análisis Comparativo entre ChEMBL y NPDBEjeCol - 23 6.1.6. Visualización del Espacio Químico - 23 6.2 METODOLOGÍA ALTERNATIVA PARA LA VISUALIZACIÓN DEL ESPACIO QUÍMICO - 24 6.2.1. Filtro de selección en la base de datos ChEMBL - 24 6.2.2. Proceso de curado de moléculas y Cálculo de descriptores moleculares - 24 6.2.3. Visualización del espacio químico - 24 7. RESULTADOS Y DISCUSIÓN - 26 7.1 Análisis Comparativo de las propiedades moleculares por caracterización general - 26 7.1.1. Peso Molecular - 26 7.1.2 Coeficiente de Partición - 27 7.1.3 Área Superficial Polar Topológica - 27 7.1.4 Aceptores de Enlaces de Hidrógeno - 28 7.1.5 Donadores de Enlaces de Hidrógeno - 28 7.1.5 Fracción de Carbonos - 28 7.1.6 Número de Anillos - 29 7.1.7 Número de Heteroátomos - 29 7.1.8 Número de Enlaces Rotatorios - 30 7.1.9 Comparación general y relevancia para el descubrimiento de fármacos respecto al análisis comparativo de los descriptores moleculares - 30 7.2 Desviación estándar y varianza: Evaluación de la dispersión en ChEMBL y NPDEjeCol - 31 7.2.1. Comparación y Relevancia de la Varianza entre ChEMBL y NPDBEjeCol - 31 7.3 Implicaciones para el diseño de fármacos y selección de candidatos ................ 32 7.4 Visualización de la heterogeneidad y consistencia estructural a través de frecuencias de descriptores en ChEMBL - 32 7.4.1 Peso molecular - 32 7.4.2 Coeficiente de Partición - 33 7.4.4. Aceptores de enlaces de hidrógeno - 35 7.4.5 Donadores de enlaces de hidrógeno - 36 7.4.6 Fracción de carbonos - 37 7.4.7 Número de anillos - 38 7.4.8 Número de heteroátomos - 39 7.4.9 Enlaces rotatorios - 40 7.5 Análisis Comparativo para la Identificación de Propiedades Drug-like en NPDBEjeCol - 41 7.5.1. Peso molecular - 42 7.5.2. Coeficiente de partición - 42 7.5.3. Área de superficie polar topológica - 42 7.5.4 Aceptores de enlaces de hidrógeno y donadores de enlaces de hidrógeno - 43 7.5.5. Fracción de carbonos - 43 7.5.6 Número de anillos y heteroátomos - 43 7.5.7. Enlaces rotatorios - 43 7.5.8. Relevancia del Análisis para el diseño y selección de candidatos a fármacos - 44 7.6. Análisis de la distribución de descriptores moleculares en moléculas filtradas como fármacos en ChEMBL - 44 7.9 Visualización y análisis del espacio químico de NPDBEjeCol - 47 7.9.1. Análisis del espacio químico de NPDBEjeCol - 47 7.9.2. Análisis del espacio químico en ChEMBL - 52 7.9.3. Análisis de la distribución del espacio químico en la base de datos de ChEMBL - 55 7.9.4. Análisis de espacio químico para las bases de datos ChEMBL y NPDBEjeCol - 60 7.9.5 Implicaciones para el diseño de fármacos - 61 8. CONCLUSIONES - 63 9. RECOMENDACIONES - 65 10. BIBLIOGRAFÍA - 66 11. ANEXOS - 70PregradoTecnólogo(a) en Química70 páginasapplication/pdfspaUniversidad Tecnológica de PereiraQuímica IndustrialFacultad de TecnologíasPereira540 - Química y ciencias afinesFarmacología experimentalProductos naturalesMedicamentos1. Ciencias Naturales::1D. Ciencias químicasDescriptores molecularesQuímica medicinalMoléculasODS 4: Educación de calidad. Garantizar una educación inclusiva y equitativa de calidad y promover oportunidades de aprendizaje permanente para todosEstudio comparativo de descriptores moleculares para predecir la similaridad con fármacos de un conjunto de moléculas disponibles en la base de datos de productos naturales npdbejecol y chemblTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisPereira, Risaralda, ColombiaAIP Publishing. (n.d.). Chemoinformatics and big data analytics. Recuperado de https://pubs.aip.org/aip/acp/article-abstract/3121/1/040032/3303071/Chemoinformatics-and-big-data-analyticsAtanasov, A. G., Waltenberger, B., Pferschy-Wenzig, E. M., et al. (2015). Discovery and resupply of pharmacologically active plant-derived natural products: A review. 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La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 de la Ley 23 de 1982. En concordancia suscribo (suscribimos) este documento en el momento mismo que hago (hacemos) entrega de mi (nuestra) OBRA a la Biblioteca “Jorge Roa Martínez” de la Universidad Tecnológica de Pereira. Manifiesto (manifestamos) que la OBRA objeto de la presente autorización.open.accesshttps://repositorio.utp.edu.coRepositorio de la Universidad Tecnológica de 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