Cheminformatics – Computergestützte Anwendungen in der Chemie
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Advanced training for high school teachers as part of the Curie AG, University of Hannover, 2001
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Cheminformatics – Computergestützte Anwendungen in der Chemie
- 1. BIOCHEMINFORMATICS • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Cheminformatics – Computergestützte Anwendungen in der Chemie Frank Oellien, 10.11.04 Intervet Innovation GmbH Schwabenheim
- 2. Übersicht BIOCHEMINFORMATICS • Intervet Innovation GmbH – Übersicht – Computergestützte Wirkstoffforschung • Computeranwendungen in der Chemie • Die Natur der Moleküle – – – – 2D Strukturen 3D Strukturen Oberflächen und Eigenschaften Flexibilität • Online-Demos
- 4. Akzo Nobels Geschäftsbereiche BIOCHEMINFORMATICS Umsatz 2002 ca. 14.0 Milliarden Euro (€) Ca. 68 000 Beschäftigte in 80 Ländern 39% 33% 28% Pharma Coatings Chemicals
- 5. Intervets Standorte BIOCHEMINFORMATICS 16 Forschung 19 Produktion 58 Filialen 5000 Beschäftigte Forschung Produktion Forschung und Produktion
- 6. Intervets Weltmarktplatzierung BIOCHEMINFORMATICS Rang Firma 2002 Umsatz Zuwachs Per. 01/02 in m $ In % In mio $ 1 2 Pfizer (+ Pharmacia)* Merial 1625 1505 9.1 3.8 135 55 3 Intervet 1019 3.9 38 4 Bayer 736 4.3 30 5 Elanco 693 1.0 7 6 Schering-Plough 677 -2.4 -17 7 Fort Dodge 653 -15.8 -123 8 Novartis 521 12.1 56 9 Virbac 333 11.3 34 Alpharma 320 -4.0 -13 10 * Proforma Ergebnis, unter der Annahme, daß keine Produkte eingestellt werden
- 7. Intervets Verkauf 2002 BIOCHEMINFORMATICS Ca. 1,081 Milliarden Euro (€) 12% 14% 53% 21% Europa Europe USA und Canada USA andCanada Lateinamerika Latin America Übrige Welt Rest of World
- 8. Produkt Segmente BIOCHEMINFORMATICS 9% 17% 49% 12% 13% Biologicals Biologika Antiinfectives Antiinfektiva Futter-Zusatzstoffe Feed Additives Antiparasitics Antiparasitika Other Pharm aceuticals Weitere Pharmazeutika
- 9. Produkt Highlights BIOCHEMINFORMATICS Panacur® Nobivac® E. coli inac Inaktivierter Impfstoff, der 93% aller aus Hühnchen isolierten E. coli Stämme abdeckt. Cobactan® Eine Reihe von AntiinfektivaFormulierungen auf Basis des proprietären Moleküls Cefquinome Breitband Anthelmintikum mit einem herausragenden Sicherheitsprofil für die Verwendung in allen Tieren. MKS-Impfstoffe und MKS-Marker Tests Impfstoff und Test ermöglichen die Unterscheidung geimpfter und infizierter Tiere
- 10. Werdegang eines Medikaments BIOCHEMINFORMATICS 1 3 20 Substanzen Vorklinische Entwicklung 4 5 Jahre Arzneimittelforschung ca. 10 Präparate 6 7 Entwickeln ca. 5 Präparate Klinische Phase I Klinische Phase II 8 9 10 2 Präparate 1 Präparat Klinische Phase III 11 12 Einführen Klinische Phase IV 200-250 Mio. Euro 2 Finden
- 12. Von der Idee zum Produkt Target Identifizierung & Wirkstoff Design BioChemInformatics BIOCHEMINFORMATICS Target Discovery Molekularbiologie Lead Discovery Assay Development & HTS Lead Optimization Kombinatorische und Medizinische Chemie Profiling Biologische und in vitro-vivo Profilierung Product Development Präklinik / Klinik
- 16. ChemoInformatik und MM 1 BIOCHEMINFORMATICS Homology Modelling Pharmakophor Modelling Docking und in silco Screening
- 17. ChemoInformatik und MM 2 BIOCHEMINFORMATICS O N O Substruktur- und Ähnlichkeitssuchen N O O Cl N S 7 Training Set rms=0.63 6 Test Set rms=0.72 5 exp. logKoc 4 3 2 1 0 -1 Berechnung phys.-chem. Eigenschaften -1 0 1 2 3 4 COSMO-KOC Struktur-Aktivitäts-Beziehungen Vorhersagemodelle 5 6 7
- 18. BIOCHEMINFORMATICS Paul Selzer Jörg Schröder Richard Marhöfer Andreas Rohwer Jörg Cramer Who we are ... Anette Klinger Carsten Beyer Frank Oellien Kristin Engels Andreas Krasky Hon Tran
- 19. Computer und Chemie BIOCHEMINFORMATICS Allgemeine Betrachtungen • Gebiete – – – – – BioInformatik ChemoInformatik Molecular Modelling Theoretische Chemie Material Science • Verbreitung und Bedeutung – Im akademischen Umfeld – In der Industrie
- 20. Die Natur der chem. Verbindungen BIOCHEMINFORMATICS 2D Struktur Testosteron Name 3D Strukturen und Konformere Oberflächen und Eigenschaften
- 21. Substanznamen BIOCHEMINFORMATICS Substanznamen sind ungeignet • unterschiedliche Schreibweisen (IUPAC, etc…) • Trivialnamen (z.B. Salzsäure, Natronlauge, Zyankali) • Synonyme und ID (z.B. AHNO 5555, CAS 100-52-7) • Nomenklatur komplexer Strukturen problematisch • ACD/IUPAC Name ACD/Name-to-Structure • BioRad IUPAC NameIt und DrawIt ► Datenbankrecherchen fehleranfällig ► Zu umständlich
- 22. 2D Strukturen 1 BIOCHEMINFORMATICS Die Konnektivitätsinformation ist der zentrale Schlüssel Strukturaustauschformate Cl O O Line Notations (Strings) SMARTS: OC(=O)C1=CC=CC=C1Cl OC(=O)c1ccccc1Cl SLN: C(C[2]:C(:CH:CH:CH:CH:@2)Cl)(=O)OH
- 23. 2D Strukturen 2 BIOCHEMINFORMATICS Struktur-Zeichenprogramme • MDL ISIS Draw • ACD ChemSketch • CACTVS • ChemDraw • ACD Drawing Applet • JChemPaint • Marvin • JME • C-Design • BioRad KnowItAll • GIF/PNG-Creator for 2D Plots of Chemical Structures: http://cactus.nci.nih.gov/services/gifcreator/
- 24. 3D versus 2D BIOCHEMINFORMATICS Strukturen sind keine 2D-Objekte aus: Molecules are like Humans, Johann Gasteiger, Erlangen
- 25. 3D Strukturen 1 BIOCHEMINFORMATICS 3D Struktur-Generatoren • CORINA, http://www2.chemie.uni-erlangen.de/software/corina/free_struct.htm 3D Struktur-Generatoren/Betrachter • VRML File Creator for Chemical Structures, http://www2.chemie.uni-erlangen.de/services/vrmlcreator • Online Smiles Translator • BioRad KnowItAll • ACD/Labs ChemSketch / 3D Viewer • ChemDraw 3D Struktur-Betrachter • • • • JMOL JSV Rasmol und Chime und viele andere mehr
- 26. 3D Strukturen 2 BIOCHEMINFORMATICS VRML Structure Generator Demo 1 Demo 2
- 27. 3D Strukturen 2 BIOCHEMINFORMATICS VRML Structure Generator Demo 1 Demo 2
- 28. Struktur vs. Oberflächen BIOCHEMINFORMATICS Moleküle haben Oberflächen und Eigenschaften! aus: Molecules are like Humans, Johann Gasteiger, Erlangen
- 29. Oberflächen und Eigenschaften BIOCHEMINFORMATICS MOLSURF, http://www2.chemie.uni-erlangen.de/services/molsurf/ Demo
- 30. Oberflächen und Eigenschaften BIOCHEMINFORMATICS MOLSURF, http://www2.chemie.uni-erlangen.de/services/molsurf/ Demo
- 31. Atom-Orbitale BIOCHEMINFORMATICS Orbital Viewer, http://www.orbitals.com/orb/ov.htm • Atomorbitale • Hybridorbitale
- 35. Flexibilität BIOCHEMINFORMATICS Moleküle sind flexibel und nicht starr! aus: Molecules are like Humans, Johann Gasteiger, Erlangen
- 36. Spektren und Normalmoden BIOCHEMINFORMATICS ComSpec3D, http://www2.chemie.uni-erlangen.de/services/vrmlvib/ Demo
- 37. Spektren und Normalmoden BIOCHEMINFORMATICS ComSpec3D, http://www2.chemie.uni-erlangen.de/services/vrmlvib/ Demo
- 38. Spektren und Normalmoden BIOCHEMINFORMATICS ComSpec3D, http://www2.chemie.uni-erlangen.de/services/vrmlvib/ Demo
- 41. BIOCHEMINFORMATICS • • • • • • • • • • Vielen Dank für Ihr Interesse Frank.Oellien@intervet.com • • • • • • • • • • •
- 42. Online-Demos BIOCHEMINFORMATICS • JMol http://jmol.sourceforge.net/preview/ • MolSurf http://www2.chemie.uni-erlangen.de/services/molsurf/ • ComSpec3D http://www2.chemie.uni-erlangen.de/services/vrmlvib/ • Datenbanken http://cactus.nci.nih.gov/ncidb2/ http://www.chemfinder.com