Flexo: Desarrollo colaborativo de programa para la exploración conformacional de moléculas orgánicas?

L. MARTINEZ HEREDIA; V. COUSSIRAT; L. BOF; J. F. FERNÁNDEZ; P. A. QUISPE; D. PASCUA; J. DEL PLÁ; M.J. LAVECCHIA

Congreso; XXI Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2021

IntroducciónLa exploración conformacional de moléculas orgánicas es un proceso de rutina en diversoscampos de la química computacional, existiendo varias herramientas que realizan esta tareaactualmente. Sin embargo, dichos programas no suelen contemplar tanto la rotación deenlaces que involucren hidrógenos enlazados a heteroátomos como la inclusión de métodoscuánticos para el cálculo de la energía conformacional. Esto motivó el desarrollo de FLEXO(https://gitlab.com/gqc/flexo), un programa generador de confórmeros que cuenta con estascaracterísticas distintivas. Este proyecto se desarrolló de forma colaborativa entre miembrosdel Grupo de Química Computacional del CEQUINOR, lo cual fue en sí un desafío dada ladiversidad de la formación de los integrantes, intentando emplear herramientas de lainformática.ResultadosFLEXO hace uso de diversos algoritmos para realizar la exploración conformacional,incluyendo algoritmo genético, optimización por enjambre y fuerza bruta, y permite restringirel espacio conformacional de búsqueda. Desarrollado en Python y C++ (para mejorperformance ), es fácilmente modificable y extensible, y hace uso de librerías libres deOpenBabel para la manipulación de información química. Permite utilizar métodossemiempíricos o de mecánica molecular al calcular la energía utilizada en la función defitness. Los tiempos de cálculo frente a otros programas en condiciones similares fueroniguales o menores, con un desempeño destacable con moléculas con un elevado númerode enlaces rotables. Los valores de RMSD medio respecto a estructuras cristalinas fueroncomparables a los obtenidos con OpenBabel y Balloon.ConclusionesSe desarrolló un programa generador de confórmeros para moléculas orgánicas de códigoabierto que cuenta con la capacidad de ser acoplado a diversos programas de cálculo deenergía, tanto utilizando campos de fuerza de mecánica molecular, como métodoscuánticos semiempíricos y ab initio . Esta última característica representa una ventaja frentea otros programas similares, en particular para moléculas donde los campos de fuerzaclásicos no modelan correctamente el sistema. Por último, se evaluó su desempeño entérminos de velocidad y optimización molecular frente a dos programas ampliamenteutilizados, con resultados prometedores. Es posible el desarrollo de software experto porgente que no tiene educación formal como programador.