马丁·恩格尔。;贝特朗·卡隆;韦恩，卢伦斯;Daan P.Geerke。;马克，艾伦·E。;Klau，Gunnar W。 多选择背包，用于分配类药物分子中的部分原子电荷。 （英语） Zbl 1494.92169号 Parida，Laxmi（编辑）等人，第18届生物信息学算法国际研讨会，2018年WABI，芬兰赫尔辛基，2018年8月20日至22日。诉讼程序。Wadern：达格斯图尔宫——莱布尼茨Zentrum für Informatik。LIPIcs–莱布尼茨国际程序。通知。113，第16条，第13页（2018年）。 摘要：计算机药物设计的一个关键因素是描述各种分子间相互作用的一致性和可靠性。在这里，我们提出了一种基于已知分布高效、可靠和自动地将部分原子电荷分配给原子的程序。我们正式介绍了分子电荷分配问题，其中的任务是从给定查询分子的每个原子的一组候选电荷中选择一个电荷。电荷伴随着一个分数，该分数取决于之前参数化分子数据库中类似邻里（化学环境）中观察到的电荷频率。其目的是分配费用，使总费用等于误差范围内的已知目标费用，同时最大化费用分数之和。我们证明了该问题是研究得很好的多选择背包问题的一个变体，因此是弱（mathcal{N}\mathcal}）-完全的。我们提出了基于整数线性规划和伪多项式时间动态规划算法的解决方案。我们表明，未包含在数据库中的新分子所获得的结果与进行显式电荷计算所获得的结果相当，同时将确定分子部分电荷的时间减少了几个数量级，即从数小时甚至数天减少到1秒以下。我们的软件在https://github.com/enitram/charge_assign网址.关于整个系列，请参见[Zbl 1393.68016号]. MSC公司： 92E10型 分子结构（图形理论方法、微分拓扑方法等） 90立方厘米 整数编程 90立方厘米 动态编程 92-08 生物学问题的计算方法 关键词：多选背包;整数线性规划;伪多项式动态规划;部分电荷分配;分子动力学模拟 软件：自动变速箱;锌;费用_分配;COIN或 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{M.S.Engler}等人，LIPIcs——莱布尼茨国际程序。通知。113，第16条，第13页（2018；兹bl 1494.92169） 全文： 内政部 参考文献： [1] Robert Abel、Lingle Wang、David L.Mobley和Richard A.Friesner。对炼金术蛋白-结合自由能计算的验证、盲测试和实际应用进行了批判性审查。药物化学当前主题，17（23）：2577-25852017。doi:10.2174/1568026617666170414142131·doi:10.2174/1568026617666170414142131 [2] 克里斯托弗·贝利（Christopher I.Bayly）、彼得·齐普莱克（Piotr Cieplak）、温迪·康奈尔（Wendy Cornell）和彼得·科尔曼（Peter A.Kollman）。使用电荷约束导出原子电荷的基于静电势的良好方法：RESP模型。物理化学杂志，97（40）：10269-102801993。doi:10.1021/j100142a004·doi:10.1021/j100142a004 [3] F.Matthias Bickelhaupt和Evert Jan Baerends。科恩-沙姆密度泛函理论：预测和理解化学。Kenny B.Lipkowitz和Donald B.Boyd，编辑，计算化学评论，第1-86页。John Wiley&Sons，Inc.，美国新泽西州霍博肯，2007年。doi:10.1002/9780470125922.ch1·数字对象标识代码：10.1002/9780470125922.ch1 [4] Patrick Bleiziffer、Kay Schaller和Sereina Riniker。从高质量量子力学计算中导出的部分电荷的机器学习。《化学信息与建模杂志》，58（3）：579-5902018年。doi:10.1021/acs.jcim.7b00663·doi:10.1021/acs.jcim.7b00663 [5] Malde、Alan E.Mark、Daan P.Geerke、Leen Stougie和Gunnar W.Klau。生物分子模拟中的电荷群划分。计算生物学杂志，20（3）：188-1982013。doi:10.1089/cmb.2012.0239·doi:10.1089/cmb.2012.0239 [6] Krzysztof Dudziñski和Stanisław Walukiewicz。背包问题的精确方法及其推广。欧洲运筹学杂志，28（1）：3-211987。doi:10.1016/0377-2217（87）90165-2·Zbl 0603.90097号 ·doi:10.1016/0377-2217（87）90165-2 [7] 马丁·恩格尔（Martin S.Engler）、穆罕默德·埃尔·凯比尔（Mohammed El-Kebir）、杰尔默·穆尔德（Jelmer Mulder）、艾伦·E·马克（Alan E.Mark）、达安·普·格尔克（Daan P.Geerke）和冈纳·克劳。列举常见的分子亚结构。PeerJ预印本，5:e3250v12017。doi:10.7287/peerj.preprints.3250v1·doi:10.7287/peerj.proprints.3250v1 [8] 大卫·弗里德曼和佩西·迪亚科尼斯。关于直方图作为密度估计器：L 2 the-ory。Zeitschrift für Wahrscheinlichkeits theorye und Verwandte Gebiete，57（4）：453-4761981年。doi:10.1007/BF01025868·Zbl 0449.62033号 ·doi:10.1007/BF01025868 [9] 迈克尔·加里（Michael R.Garey）和大卫·约翰逊（David S.Johnson）。计算机与难治性；NP-完备性理论指南。W.H.Freeman&Co.，美国纽约州纽约市，1990年·Zbl 0411.68039号 [10] 安娜·高尔顿（Anna Gaulton）、路易莎·贝利斯（Louisa J.Bellis）、A.帕特里夏·本托（A.Patricia Bento）、乔恩·钱伯斯（Jon Chambers）、马克·戴维斯（Mark Davies）、安妮·赫西（Anne Hersey）、伊冯·莱特（Yvonne Light）、肖恩·麦格林奇（Shaun McGlin。ChEMBL：用于药物发现的大规模生物活性数据库。核酸研究，40（D1）：D1100-D11072012。doi:10.1093/nar/gkr777·doi:10.1093/nar/gkr777 [11] 亚历山大·希尔利什（Alexander Hillisch）、尼古拉·海因里希（Nikolaus Heinrich）和汉诺·怀尔德（Hanno Wild）。制药工业中的计算化学：从童年到青春期。ChemMedChem，10（12）：1958-19622015年。doi:10.1002/cmdc.201500346·doi:10.1002/cmdc.201500346 [12] 约翰·欧文（John J.Irwin）和布莱恩·舒切特（Brian K.Shoichet）。ZINC-用于虚拟筛选的商用化合物的免费数据库。《化学信息与建模杂志》，45（1）：177-1822005。doi:10.1021/ci049714+。 ·doi:10.1021/ci049714+ [13] 马克西姆·V·伊万诺夫（Maxim V.Ivanov）、马拉特·R·塔利波夫（Marat R.Talipov）和卡迪尔·K·蒂尔加辛（Qadir K.Timerghazin）。兵力场开发中点电荷的遗传算法优化：挑战与启示。物理化学杂志A，119（8）：1422-14342015。doi:10.1021/acs.jpca.5b00218·doi:10.1021/acs.jpca.5b00218 [14] 汉斯·凯勒（Hans Keller）、乌尔里希·普费西（Ulrich Pferschy）和大卫·皮辛格（David Pisinger）。背包问题。柏林施普林格，柏林，1。2004年版·兹比尔1103.90003 [15] Alpeshkumar K.Malde、Le Zuo、Matthew Breeze、Martin Stroet、David Poger、Pramod C.Nair、Chris Oostenbrink和Alan E.Mark。自动力场拓扑生成器（ATB）和存储库：1.0版。化学理论与计算杂志，7（12）：4026-40372011。doi:10.1021/ct200196m。 ·doi:10.1021/t200196米 [16] Brajesh K.Rai和Gregory A.Bakken。使用非参数统计回归快速准确地生成从头算的质量原子电荷。计算化学杂志，34（19）：1661-16712013。doi:10.1002/jcc.23308·doi:10.1002/jcc.23308 [17] 马修·萨尔茨曼。COIN-OR：一个用于优化的开源库。《计算经济学和金融中的编程语言和系统》编辑索伦·尼尔森（Sören S.Nielsen），第3-32页。斯普林格，马萨诸塞州波士顿，2002年。doi:10.1007/978-1-4615-1049-9_1·Zbl 1058.90007号 ·doi:10.1007/978-1-4615-1049-91 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。