Exploration par chémographie des espaces chimiques ultra-larges pour la chimie médicinale

Chemography-based exploration of the ultra-large chemical spaces for medicinal chemistry

• Auteur / Autrice : Yuliana Zabolotna
• Direction : Dragos Horvath, Alexandre Varnek
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie informatique et théorique
• Date : Soutenance le 17/09/2021
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie de la matière complexe (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Taboureau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Peter Ertl, Dmitriy Volochnyuk
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Taboureau, Dominique Douguet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Produits naturels

QSAR (biochimie)

Data visualisation

Chimie -- Informatique

Mots clés libres

Chémoinformatique

Chémographie

Grands volumes de données en chimie

Visualisation de données

Exploration d'espaces chimique

QSAR

Produits naturels

Bibliothèques codées par AND

Building blocks

Chemoinformatics

Chemography

Chemical space exploration

Ultra-large data in chemistry

Data visualization

QSAR

DNA-encoded libraries

Natural products

Building blocks

Résumé

Cette thèse est dédiée à l'analyse détaillée de l'espace chimique des chimiothèques ultra-larges à l’aide de l’approche GTM et au développement de ChemSpace Atlas – un outil en ligne conçu pour la navigation à travers des milliards de composés. L'efficacité et la polyfonctionnalité de la GTM ont permis de produire une image détaillée de l'espace chimique actuellement disponible pour les chimistes médicinaux. Plusieurs groupes de composés (fragment-, lead-, drug-, PPI- and NP-like, produits naturels, building blocks, et les bibliothèques codées par l'ADN) ont été systématiquement analysés à l'aide de la GTM hiérarchique. Les dizaines de milliers de cartes ainsi obtenues ont été utilisées comme base principale de l'atlas ChemSpace. Cet outil permet une exploration efficace de l'espace chimique ultra-large sous des angles différents : chimiotypes, diverses propriétés physicochimiques, activités biologiques, etc. En outre, la hiérarchie des cartes offre de multiples niveaux de détail : d'une vue globale de l'ensemble des données sur la carte universelle à la détection de motifs structurels dans des zones distinctes sur les cartes zoomées dédiées aux régions spécifiques.

This thesis is dedicated to the detailed GTM-based analysis of the chemical space of ultra-large libraries and development of the online tool for navigation through up to billions of compounds, called ChemSpace Atlas. The efficiency and polyfunctionality of GTM allowed producing a detailed picture of the chemical space currently available to medicinal chemists. Fragment-, lead-, drug-, PPI- and NP-like compounds, genuine NPs, purchasable building blocks, and DNA-encoded libraries were systematically analyzed using hierarchical GTM. The resulting tens of thousands of maps were employed as the main basis of the ChemSpace Atlas. This tool enables efficient exploration of the ultra-large chemical space from different perspectives: chemotypes, various physicochemical properties, biological activities, etc. Moreover, the hierarchy of maps provides multiple levels of detalization: from a global bird’s eye view of the whole dataset on the universal map to the structural pattern detection in separate areas of the region-dedicated zoomed maps.