• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권4호
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• pp.523-541
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• 2023

3D 프린터의 활용이 높아짐에 따라 발생하는 화학물질에 대한 노출 빈도가 증가하고 있다. 그러나 3D 프린팅 발생 화학물질의 독성 및 유해성에 대한 연구는 미비하며, 분자 구조 데이터의 결측치로 인해 in silico 기법을 사용한 독성예측 연구는 저조한 실정이다. 본 연구에서는 화학물질의 분자구조 정보를 나타내는 주요 분자표현자의 결측치를 보간하여 3D 프린팅의 독성 및 유해성을 예측한 Data-centric QSAR 모델을 개발하였다. 먼저 MissForest 알고리즘을 사용해 3D 프린팅으로 발생되는 유해물질의 분자표현자 결측치를 보완하였으며, 서로 다른 4가지 기계학습 모델(결정트리, 랜덤포레스트, XGBoost, SVM)을 기반으로 Data-centric QSAR 모델을 개발하여 생물 농축 계수(Log BCF)와 옥탄올-공기분배계수(Log Koa), 분배계수(Log P)를 예측하였다. 또한, 설명 가능한 인공지능(XAI) 방법론 중 TreeSHAP (SHapley Additive exPlanations) 기법을 활용하여 Data-centric QSAR 모델의 신뢰성을 입증하였다. MissForest 알고리즘 기반 결측지 보간 기법은, 기존 분자구조 데이터에 비하여 약 2.5배 많은 분자구조 데이터를 확보할 수 있었다. 이를 바탕으로 개발된 Data-centric QSAR 모델의 성능은 Log BCF, Log Koa와 Log P를 각각 73%, 76%, 92% 의 예측 성능으로 예측할 수 있었다. 마지막으로 Tree-SHAP 분석결과 개발된 Data-centric QSAR 모델은 각 독성치와 물리적으로 상관성이 높은 분자표현자를 통하여 선택함을 설명할 수 있었고 독성 정보에 대한 높은 예측 성능을 확보할 수 있었다. 본 연구에서 개발한 방법론은 다른 프린팅 소재나 화학공정, 그리고 반도체/디스플레이 공정에서 발생 가능한 오염물질의 독성 및 인체 위해성 평가에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제50권3호
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• pp.147-153
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• 2007

새로운 유방암의 억제 물질을 탐색하고 설계하기 위하여 flavopiridol 유도체의 치환기($R_1{\sim}R_2$) 변화에 따른 유방암 유발세포 MCF-7의 저해활성에 관한 2D-QSAR 및 분자 홀로그래피적인 QSAR을 분석하였다. 2D-QSAR 모델(1)로부터 분자는 분산력으로 그리고 치환기는 입체장애를 유발하는 요인으로 작용하였으며 질량(MS)보다 굴절율(MR)상수가 저해활성에 크게 기여하였다. 그리고 2D-QSAR 모델(2)로부터는 MR상수의 적정값. $(MR)_{opt.}$= 126$Cm^3/mol$을 가지는 치환기의 저해활성이 가장 높을 것으로 예상되었다. 또한, 최적의 HQSAR 모델은 분자 조각의 크기($7{\sim}10$) 조건에서 예측성($q^2$= 0.583)과 상관성($r^2$= 0.982)이 매우 양호하였으며 기여도로부터 flavopiridol 분자내 A고리의 $C_8$원자에 결합된 수소원자나 hydroxyl-기보다 $C_9$원자 부분의 imino 골격이 저해활성에 기여하였다. 결과적으로 치환기들에 의한 분산력이 유방암 유발 세포 MCF-7의 저해활성에 크게 관여하는 주요인이었다.

• KSBB Journal
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• 제15권3호
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• pp.299-306
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• 2000

발광미생물 (luminescent bacteria)인 P. phosphoreum을 이용한 수계의 환경독성물질로 지정된 ethane, benzene, phenol류에 chlorine이 치환된 l47~의 독성강도를 생체발광의 50%저하시키 는 독성농도인 ECso값을 통한 생물학적 정량을 하였을 때 phenol) benzene) ethane 의 순서로 독성깅도가 높게 산출되 어졌으며, 특히 지환된 chlo괴ne의 수가 증가할수록 독성강도가 강하다는 것을 알 수 있었다. 또한 산출된 ECso값을 이용허여 독성물질들의 물려화학적 parameter특성인 octan이(water 분할계 수 (log P), 용해도 (log S) 및 solvatochromic parameter의 떤관쟁 을 QSAR 모탤링하였으며 실힘을 통하지 않고, 독성의 독성강도 를 예측할 수 있는 회기식을 다음과 같이 산출하였다. $log EC_{50} =2.48 + 0.914 log S(n=9 R2=85.5% RE=0.378) log EC_{50}=0.35 - 4.48 Vi/100 + 2.84 \pi^* +9.46{\beta}m-4.48am (n =14 R2=98.2% RE=0.012) log EC_{50} =2.64 -1.66 log P(n=5, R2=98.8% RE=0.16) log EC_{50}=3.44 -1.09 log P(n=9 R2= 80.8% Re=0.207)$. QSAR 모델은 QSAR 검증식을 통하여 확인된 다중회기식을 이용함으로 실험하지 않은 독성물 질이 갖는 물리화학적인 특성을 대입하여 log Eeso값을 예측할 수 있으므로 경제적, 시간적으로 이익을 얻을 수 있는 모델이다.

• 농약과학회지
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• 제6권4호
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• pp.231-243
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• 2002

자유 에너지 직선관계(LFER)를 위시하여 약효와 잔류 지속성은 물론, 전이상태 착물을 모방하기 위한 농약들의 가수분해 반응 메카니즘과 그 필요성에 대하여 논의하였다. 또한, 정량적인 구조-활성상관(QSAR) 기법을 활용하여 새로운 농약을 탐색하고 개발하는데 있어서 생물활성을 구체적으로 이해하기 위하여 양자 약리학적 파라미터를 포함한 전자효과, 입체효과 및 소수성 효과 등의 설명 인자들과 그 활용 연구 사례 그리고 새로운 농약의 개발 과정에 대하여 간략하게 요약하였다.

• Reproductive and Developmental Biology
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• 제33권3호
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• pp.119-123
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• 2009

The two dimensional quantitative structure-activity relationships (2D-QSARs) models concerning the binding affinity constants ($p[Od.]_{50}$) between 2-cyclohexyltetrahydropyrane and 2-cyclohexyltetrahydrofurane analogues as substrates, and bovine odorant binding protein (bOBP) as receptor were derived by multiple regression analyses method and discussed. The statistical quality of the optimized 2D-QSAR model (5) was good (r=0.907). From the model, the binding affinity constants ($p[Od.]_{50}$) were dependent upon the optimal value ($(TL)_{opt.}$=2.737) of total lipole (TL) of substrate molecules. Based on these findings, the high active compounds predicted by optimized 2D-QSAR model (5) were 2-(dimethylcyclohexyl)tetrahydropyrane molecule and their isomer molecules. The binding affinity constants regarding bOBP of the tetrahydrofuryl-2-yl family compounds were dependent upon the hydrophobicity (logP) of whole substrate molecules. In any case of porcine odorant-binding proteins (pOBP), the constants were dependent upon the hydrophobicity (${\pi}x={\log}P_X-{\log}P_H$) of substituents (R) in substrate molecules. Also, from the optimal values of hydrophobic constant, the hydrophobicity for bOBP influenced ca. twice time bigger (bOBP>pOBP) than that for pOBP.

• 대한약학회:학술대회논문집
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• 대한약학회 2003년도 Proceedings of the Convention of the Pharmaceutical Society of Korea Vol.1
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• pp.249.2-250
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• 2003

3D-QSAR analyses by CoMFA and CoMSIA were conducted on a series of thiazole and triazole analogues with respect to their antifungal activities against Microsporum gypseum. A total of twenty analogues were used for the derivation of the 3D-QSAR models (training set). Thesuperposition of the compounds was performed by applying the FlexS with shape-based screening method. (omitted)

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 추계학술발표대회 및 bio-venture fair
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• pp.479-479
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• 2000

• 대한화학회지
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• 제57권1호
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• pp.99-103
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• 2013

The present communication deals with the Pharmacophore modeling, 3D QSAR and docking analysis on series of Pyrimidine derivatives as potential calcium channel blockers. The computational studies showed hydrogen bond donor, hydrogen bond acceptor, and hydrophobic group are important features for calcium channel blocking activity. These studies showed that Pyrimidine scaffold can be utilized for designing of novel calcium channels blockers for CVS disorders.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제22권4호
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• pp.388-394
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• 2001

Quantitative Structure-Activity Relationship (QSAR) have been established of 57 fluorovinyloxyacetamides compounds to correlate and predict EC50 values. Genetic algorithm (GA) and multiple linear regression analysis were used to select the descriptors and to generate the equations that relate the structural features to the biological activities. This equation consists of three descriptors calculated from the molecular structures with molecular mechanics and quantum-chemical methods. The results of MLR and GA show that dipole moment of z-axis, radius of gyration and logP play an important role in growth inhibition of barnyard grass.

• Food Science and Biotechnology
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• 제17권3호
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• pp.501-507
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• 2008

The quantitative structure-activity relationships (QSAR) study of antioxidative anthocyanidins and their glycosides were evaluated using 4 different assays of Trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC), superoxide radical ($O_2^{{\cdot}-}$), hydrogen peroxide ($H_2O_2$), and peroxynitrite radical ($ONOO^-$) scavenging with TSAR software. Four models were developed with significant predictive values ($r^2$ and p value), which indicated that the antioxidant activities were mainly governed by the 3-dimensional structural energy (torsional energy), constitutional properties (the number of hydroxyl and methyl groups), and electrostatic properties (heat of formation, and dipole, quadrupole, and octupole components). This QSAR approach could contribute to a better understanding of structural properties of anthocyanidins and their glycosides that are responsible for their antioxidant activities. It might also be useful in predicting the antioxidant activities of other anthocyanins.