Mnova StereoFitter (User Manual)

Význam tématu

Software StereoFitter integruje různé NMR údaje (NOE, J-kouplingu, chemické posuny, RDC, RCSA, PCS) pro přesné stanovení trojrozměrné konformace či konfigurace malých organických molekul.
Schopnost kombinovat až šest typů experimentálních dat současně významně zvyšuje spolehlivost strukturálního modelu.

Cíle a přehled studie / článku

Manuál popisuje verzi Mnova StereoFitter 1.1: technické pozadí metody, uživatelské rozhraní, formát vstupních dat, parametry a typické pracovní postupy pro konformační i konfigurační analýzu.
Popisuje načítání dat, vygenerování nebo import konformérů/stereoisomerů, interaktivní 3D vizualizaci, DFT predikce posunů a iterativní fit k NMR restrikcím.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika kombinuje:

• Konformační vyhledávání MMFF94 přes Balloon/GMMX
• Lineární (NNLS) a Levenberg–Marquardt fity populace konformérů
• Model selection via Akaike Information Criterion (AIC)
• DFT predikce chemických posunů a J-kouplingů přes MestReLab servery nebo vlastní logy (Gaussian, Orca, NWChem, Jaguar, ReSpect)
• Interaktivní OpenGL 3D visor pro měření vzdáleností, úhlů, dihedrál
• Extrahování RDC z F1-kouplovaných HSQC spekter, NOE vzdáleností z ROESY/NOESY
• Kompresivní gely pro RDC/RCSA a paramagnetické PCS metody

Hlavní výsledky a diskuse

StereoFitter umožňuje:

• Výběr minimálního počtu konformérů podle AIC bez přefitování
• Rychlé řešení NNLS až o řád rychlejší než klasické nelineární fit
• Fuzní analýzu dat z různých NMR experimentů v jediném výpočtu
• Flexibilní formát vstupních bloků pro vzdálenosti, J, RDC, RCSA, PCS, chemické posuny
• Automatické nebo ruční mapování atomových indexů a group-averaging pro nesynchronní či ekvivalentní pozice

Přínosy a praktické využití metody

StereoFitter usnadňuje:

• Rychlou validaci a výběr nejpravděpodobnějších 3D modelů malých molekul v řece experimentálních dat
• Analýzu flexibilních či chbilních systémů s mnoha konformacemi
• Konfigurační studium chirálních center kombinací RDC, RCSA a PCS
• Standardizaci workflow v QA/QC i akademickém výzkumu

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj lze očekávat v integraci strojového učení pro predikci konformérních populací, optimalizaci paralelizace pro větší soubory dat, rozšíření o nové NMR parametry (R2, PRE) či pokročilé solventní a teplotní modely při DFT predikcích.

Závěr

Mnova StereoFitter 1.1 představuje robustní a univerzální nástroj pro komplexní 3D strukturální analýzu pomocí mnohotypových NMR restrikcí, spojující konformační vyhledávání, pokročilé predikce a statistickou selekci modelu.

Reference

Manuál obsahuje rozsáhlý seznam 38 klíčových literárních odkazů na metody konformační dekonvoluce, Karplusovy vztahy, DFT predikce posunů, AIC selekci a analýzu RDC/RCSA/PCS včetně původních publikací Cicero et al., Halgren (MMFF94), Harder et al. (OPLS3), Willoughby et al. (DFT chemické posuny), Losonczi et al. (SVD RDC) a dalších.