Skórovací funkce (bioinformatika)

Skórovací funkce silového pole byla vyvinuta na základě již sestrojeného fyzikálního modelu pro napodobení konformačního chování, zejména termodynamických a kinetických vlastností molekul a makromolekul.[2] Vychází z předpisového tvaru:

${\displaystyle E=\bigtriangleup E_{v}+\bigtriangleup E_{u}+\bigtriangleup E_{d}+\bigtriangleup E_{vdW}+\bigtriangleup E_{elst},}$

kde ${\displaystyle E}$ je celková energie pózy a ${\displaystyle \bigtriangleup E_{v},\bigtriangleup E_{u},\bigtriangleup E_{d},\bigtriangleup E_{vdW}}$ a ${\displaystyle \bigtriangleup E_{elst}}$ představují sumy energetických příspěvků délek jednotlivých vazeb, velikostí vazebných úhlů, rotace kolem dihedrálních úhlů, van der Waalsových interakcí mezi jednotlivými páry atomů a elektrostatických interakcí. Pro usnadnění práce je hojně využívaný tzv. předpočítaný grid, kde jsou interakce předem vypočítány v každém bodě sítě. Parametry či matematické výrazy je vhodné kombinovat s parametry empirické skórovací funkce. Můžeme zde zařadit funkce typu AutoDock, DOCK nebo RankScore, která využívá počítání van der Waalsovy či elektrostatické interakční energie pomocí silového pole.[3]

Empirická skórovací funkce je založena na rozdělení vazebné energie do chemicky odpovídajících členů. Měřitelné příspěvky odpovídají vodíkovým vazbám, hydrofobním interakcím, změnám entropie či interakcím s kovy. Zachycuje specifické interakce, jako jsou vodíkové vazby či π-π vazby.  Empirické skórovací funkce jsou velmi rychlé a díky této přednosti se staly součástí mnoha dokovacích programů. Nevýhodou empirických skórovacích funkcí je především jejich závislost na experimentálních datech, která jsou často nevyvážená vzhledem k různým druhům proteinů a také to, že výsledky pokrývají pouze omezenou část chemického prostoru. Vytvořit tedy empirickou funkci, která by byla dostatečné obecná pro všechny systémy, je však zcela nemožné. Typickým příkladem empirické skórovací funkce je často používaná ChemScore nebo GOLDscore.[4][5]

Skórovací funkce je založená na chemicky kvantových výpočtech a jedná se o nejpřesnější typ skórovací funkce. Její sestrojení velmi náročné a také pomalé. Příkladem skórovací funkce založené na kvantových výpočtech je PM6-DH.

Jedná se o statické funkce vycházející ze znalostí komplexů protein-ligand. Zavádí se zde rozložení typů atomových párů mezi proteiny a ligandy, ze kterých je možné odvodit potenciál či energetická funkce tohoto páru. Výsledná vazebná energie navrženého komplexu je sumace dílčích jednotek volné energie interagujících párů atomů proteinu a ligandu ležící ve sféře o určité vzdálenosti. Na rozdíl od empirické funkce a funkce založené na silových polích, zde není požadována znalost vazebných afinit a z toho důvodu nejsou relativně omezeny dostupností vhodných dat. Typickým příkladem skórovacích funkcí založených na znalostech jsou funkce typu PMF, DrugScore či ASP.[6]