Scoring functions for docking
کمپیوٹیشنل کیمسٹری اور مالیکیولر ماڈلنگ کے شعبوں میں، اسکورنگ افعال ریاضیاتی افعال ہیں جو ڈوک ہونے کے بعد دو مالیکیولز کے درمیان بائنڈنگ وابستگی کی تقریبا پیش گوئی کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ عام طور پر مالیکیولز میں سے ایک ایک چھوٹا سا نامیاتی مرکب ہوتا ہے جیسے کہ دوا اور دوسرا دوا کا حیاتیاتی ہدف ہوتا ہے جیسے کہ پروٹین ریسیپٹر۔ دو پروٹینوں کے درمیان یا پروٹین اور ڈی این اے کے درمیان بین سالماتی تعاملات کی طاقت کی پیش گوئی کے لیے اسکورنگ افعال بھی تیار کیے گئے ہیں۔ یوٹیلیٹی اسکورنگ افعال بڑے پیمانے پر منشیات کی دریافت اور دیگر مالیکیولر ماڈلنگ ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتے ہیں۔ ان میں شامل ہیں: نئے چھوٹے مالیکیولز کی شناخت کے لیے امیدوار لگینڈز کے چھوٹے مالیکیول ڈیٹا بیسز کی ورچوئل اسکریننگ جو دلچسپی کے پروٹین کے ہدف سے جڑے ہوتے ہیں اور اس لیے منشیات کی دریافت کے لیے مفید ابتدائی نکات ہیں۔ نئے چھوٹے مالیکیولز کا ڈی نووو ڈیزائن (ڈیزائن "شروع سے") جو ایک پروٹین کے ہدف سے جڑے ہوتے ہیں۔ ان کی وابستگی اور انتخاب کو بہتر بنانے کے لیے اسکریننگ ہٹ کی برتری کو بہتر بنانا ایک ممکنہ طور پر زیادہ قابل اعتماد لیکن زیادہ کمپیوٹیشنل طور پر اسکورنگ افعال کا مطالبہ کرنے والا متبادل فری انرجی پرٹربیشن حساب ہے۔ مطلوبہ شرائط اسکورنگ افعال عام طور پر ڈیٹا سیٹ کے خلاف پیرامیٹرائزڈ (یا تربیت یافتہ) ہوتے ہیں جو انواع سے ملتی جلتی سالماتی انواع کے درمیان تجرباتی طور پر طے شدہ بائنڈنگ وابستگی پر مشتمل ہوتے ہیں جس کی کوئی پیش گوئی کرنا چاہتا ہے۔ فی الحال استعمال ہونے والے طریقوں کے لیے جن کا مقصد پروٹین کے لیے لگینڈ کی وابستگی کی پیش گوئی کرنا ہے، مندرجہ ذیل کو پہلے جاننا یا پیش گوئی کرنا ضروری ہے: پروٹین کی ترتیری ساخت-تین جہتی جگہ میں پروٹین ایٹموں کی ترتیب۔ پروٹین کے ڈھانچے کا تعین تجرباتی تکنیکوں جیسے ایکس رے کرسٹلگرافی یا سولیوشن فیز این ایم آر طریقوں سے کیا جا سکتا ہے یا ہومیولوجی ماڈلنگ کے ذریعے پیش گوئی کی جا سکتی ہے۔ لیگینڈ کی فعال تشکیل-لیگینڈ کی سہ جہتی شکل جب پروٹین بائنڈنگ موڈ سے منسلک ہوتی ہے-کمپلیکس میں ایک دوسرے سے متعلق دو بائنڈنگ پارٹنرز کی واقفیت مندرجہ بالا معلومات سے کمپلیکس کی سہ جہتی ساخت حاصل ہوتی ہے۔ اس ڈھانچے کی بنیاد پر، اسکورنگ فنکشن پھر ذیل میں بیان کردہ طریقوں میں سے ایک کا استعمال کرتے ہوئے کمپلیکس میں دو مالیکیولز کے درمیان ایسوسی ایشن کی طاقت کا اندازہ لگا سکتا ہے۔ آخر میں اسکورنگ فنکشن خود کو بائنڈنگ موڈ اور کمپلیکس میں چھوٹے مالیکیول کی فعال تشکیل دونوں کی پیش گوئی کرنے میں مدد کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، یا متبادل طور پر ڈاکنگ رن کے اندر ایک آسان اور کمپیوٹیشنل طور پر تیز فنکشن استعمال کیا جا سکتا ہے۔ کلاس اسکورنگ افعال کی چار عمومی کلاسیں ہیں: فورس فیلڈ-وابستگی کا تخمینہ ایک فورس فیلڈ کا استعمال کرتے ہوئے کمپلیکس میں دو مالیکیولز کے تمام ایٹموں کے درمیان بین سالماتی وین ڈیر والز اور الیکٹروسٹیٹک تعاملات کی طاقت کا خلاصہ کرکے لگایا جاتا ہے۔ دو بائنڈنگ شراکت داروں کی انٹرا مالیکیولر توانائیاں (جسے تناؤ توانائی بھی کہا جاتا ہے) بھی اکثر شامل کی جاتی ہیں۔ آخر میں چونکہ بائنڈنگ عام طور پر پانی کی موجودگی میں ہوتی ہے، اس لیے لیگینڈ اور پروٹین کی نکاسی کی توانائیوں کو بعض اوقات جی بی ایس اے یا پی بی ایس اے جیسے مضمر حل کے طریقوں کا استعمال کرتے ہوئے مدنظر رکھا جاتا ہے۔ تجرباتی-دو پابند شراکت داروں کے درمیان مختلف قسم کے تعاملات کی تعداد کی گنتی پر مبنی۔ گنتی ایک دوسرے کے ساتھ رابطے میں رہنے والے لگینڈ اور ریسیپٹر ایٹموں کی تعداد پر مبنی ہو سکتی ہے یا غیر پیچیدہ لگینڈ اور پروٹین کے مقابلے کمپلیکس میں سالوینٹ قابل رسائی سطح کے رقبے (δSASA) میں تبدیلی کا حساب لگا کر کی جا سکتی ہے۔ اسکورنگ فنکشن کے کوفیشنٹس عام طور پر متعدد لکیری رجعت کے طریقوں کا استعمال کرتے ہوئے فٹ ہوتے ہیں۔ فنکشن کی ان تعاملات کی شرائط میں مثال کے طور پر شامل ہو سکتے ہیں: ہائیڈروفوبک-ہائیڈروفوبک رابطے (سازگار)، ہائیڈروفوبک-ہائیڈروفیلک رابطے (ناموافق) (غیر میٹ ہائیڈروجن بانڈز کے اکاؤنٹس، جو بائنڈنگ میں ایک اہم اینتھالپک شراکت ہیں۔ ایک گمشدہ ہائیڈروجن بانڈ بائنڈنگ وابستگی میں شدت کے 1-2 آرڈرز کا سبب بن سکتا ہے۔ )، ہائیڈروجن بانڈز کی تعداد (وابستگی میں سازگار شراکت، خاص طور پر اگر سالوینٹ سے محفوظ کیا جائے، اگر سالوینٹ نے کوئی شراکت ظاہر نہیں کی ہے)، پیچیدہ تشکیل میں متحرک ہونے والے گردش پذیر بانڈز کی تعداد (ناموافق کنفارمیشنل اینٹروپی شراکت)۔ علم پر مبنی-بڑے 3D ڈیٹا بیس (جیسے کیمبرج اسٹرکچرل ڈیٹا بیس یا پروٹین ڈیٹا بینک) میں بین سالماتی قریبی رابطوں کے شماریاتی مشاہدات پر مبنی جو شماریاتی "اوسط قوت کی صلاحیت" حاصل کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ یہ طریقہ اس مفروضے پر مبنی ہے کہ بعض قسم کے ایٹموں یا فنکشنل گروپوں کے درمیان قریبی بین سالماتی تعاملات جو بے ترتیب تقسیم کی توقع سے زیادہ کثرت سے ہوتے ہیں، توانائی کے لحاظ سے سازگار ہونے کا امکان ہے اور اس وجہ سے پابند وابستگی میں سازگار کردار ادا کرتے ہیں۔ مشین لرننگ-ان کلاسیکی اسکورنگ افعال کے برعکس، مشین لرننگ اسکورنگ افعال کی خصوصیت یہ ہے کہ وہ بائنڈنگ وابستگی اور پروٹین-لیگینڈ کمپلیکس کو بیان کرنے والی ساختی خصوصیات کے درمیان تعلقات کے لیے پہلے سے طے شدہ فعال شکل کو فرض نہیں کرتے ہیں۔ اس طرح، فنکشنل فارم کا اندازہ براہ راست ڈیٹا سے لگایا جاتا ہے۔ مشین لرننگ اسکورنگ افعال کو مستقل طور پر متنوع پروٹین-لیگینڈ کمپلیکس کی وابستگی کی پیش گوئی میں کلاسیکی اسکورنگ افعال کو پیچھے چھوڑتے ہوئے پایا گیا ہے۔ یہ ہدف کے لیے مخصوص کمپلیکس کے لیے بھی معاملہ رہا ہے، حالانکہ فائدہ ہدف پر منحصر ہے اور بنیادی طور پر دستیاب متعلقہ ڈیٹا کے حجم پر منحصر ہے۔ جب مناسب دیکھ بھال کی جاتی ہے تو، مشین لرننگ اسکورنگ افعال ساخت پر مبنی ورچوئل اسکریننگ کے متعلقہ مسئلے پر کلاسیکی اسکورنگ افعال کو مضبوطی سے پیچھے چھوڑ دیتے ہیں۔ مزید برآں، اگر ہدف کے لیے مخصوص ڈیٹا دستیاب ہے، تو یہ کارکردگی کا فرق بڑھتا ہے۔ یہ جائزے ساخت پر مبنی منشیات کے ڈیزائن کے لیے مشین لرننگ اسکورنگ افعال پر ایک وسیع جائزہ فراہم کرتے ہیں۔ کسی دیئے گئے ہدف کے لیے ڈیکائے کا انتخاب کسی بھی اسکورنگ فنکشن کی تربیت اور جانچ کے لیے سب سے اہم عوامل میں سے ایک ہے۔ پہلی تین اقسام، فورس فیلڈ، تجرباتی اور علم پر مبنی، کو عام طور پر کلاسیکی اسکورنگ افعال کہا جاتا ہے اور یہ فرض کر کے ان کی خصوصیت کی جاتی ہے کہ بائنڈنگ میں ان کی شراکت لکیری طور پر مشترکہ ہے۔ اس رکاوٹ کی وجہ سے، کلاسیکی اسکورنگ افعال بڑی مقدار میں تربیتی ڈیٹا سے فائدہ اٹھانے سے قاصر ہیں۔ چونکہ مختلف اسکورنگ افعال نسبتا ہم لکیری ہوتے ہیں، اس لیے اتفاق رائے اسکورنگ افعال درستگی کو نمایاں طور پر بہتر نہیں بنا سکتے ہیں۔ یہ دعوی کسی حد تک میدان میں مروجہ نظریے کے خلاف گیا، کیونکہ پچھلے مطالعات سے پتہ چلتا تھا کہ اتفاق رائے سے اسکور کرنا فائدہ مند تھا۔ ایک کامل اسکورنگ فنکشن لگینڈ اور اس کے ہدف کے درمیان بائنڈنگ فری انرجی کی پیش گوئی کرنے کے قابل ہوگا۔ لیکن حقیقت میں کمپیوٹیشنل طریقے اور کمپیوٹیشنل وسائل دونوں اس مقصد کو روکتے ہیں۔ لہذا اکثر ایسے طریقے منتخب کیے جاتے ہیں جو غلط مثبت اور غلط منفی لگینڈ کی تعداد کو کم کرتے ہیں۔ ایسے معاملات میں جہاں بائنڈنگ مستقل اور ڈھانچے کے اعداد و شمار کا ایک تجرباتی تربیتی سیٹ دستیاب ہے، مالیکیولر ڈاکنگ میں استعمال ہونے والے اسکورنگ فنکشن کو بہتر بنانے کے لیے ایک آسان طریقہ تیار کیا گیا ہے۔ حوالہ جات ڈاکنگ کمپیوٹیشنل کیمسٹری کیمینفارمیٹکس پروٹین ڈھانچہ بائیو انفارمیٹکس