Nahajaš se v/na: Home > Partnerji > PP1 - KI

PP1 - KI - Kemijski inštitut - Laboratorij za kemometrijo

Obdelava podatkov in informatika za področno temo strukturni proteini in prenos snovi.
OPIS ORGANIZACIJE
Kemijski inštitut (KI) je vodilna raziskovalna organizacija na področju kemije in sorodnih disciplin v Sloveniji. Ustanovljen je bil leta 1946 in je lociran v Ljubljani, prestolnici Slovenije. Trenutno ima preko 280 zaposlenih. Mladi raziskovalci predstavljajo okrog 25% vseh zaposlenih na KI, kar Kemijski inštitut uvršča med vodilne slovenske ustanove na področju podiplomskega izobraževanja in usposabljanja. Številni podoktorski in starejši uveljavljeni raziskovalci delujejo tudi kot predavatelji na slovenskih univerzah. Sledenje pravilom standarda ISO 9001 v raziskavah, delavnih protokolih in pri upravljanju moderne infrastrukture omogoča zaposlenim na KI doseganje vrhunskih znanstvenih dosežkov in prenos znanja v praktično uporabo. Osnovne in aplikativne raziskave so usmerjene na področja ved o življenju in materialnega inženiringa: biotehnologija, varstvo okolja, strukturna in teoretična kemija, analizna kemija, raziskave materialov in kemijsko inženirstvo. Inštitut spremlja novosti in skrbi, da so raziskave usklajene s potrebami domače/mednarodne kemične, farmacevtske, gumarske in živilske industrije. V osnovi ima KI 7 laboratorijev/oddelkov za raziskave s področja ved o življenju in 9 laboratorijev za raziskave s področja kemijske analitike in materialnega inženiringa (http://www.ki.si).
Laboratorij za kemometrijo je bil ustanovljen 1983 in je eden izmed 16 laboratorijev, ki delujejo na KI. Trenutno ima 16 raziskovalcev. Naše glavno poslanstvo je razvoj kemometrijskih orodij in promocija njihove uporabe potecialnim uporabnikom v akademskih, industrijskih in regulatornih ustanovah. Glede na potrebe sodelujočih partnerjev razvijamo orodja za modeliranje različnih analitičnih podatkov, ki imajo širok potencial uporabe na zelo različnih področjih, npr. v optimizaciji industrijskih procesov, pri sledljivosti hrane, v analizah kakovosti vode, v procesih modeliranja biokemijskih lastnost molekul.
 
RAZPOLOŽLJIVE TEHNOLOGIJE IN EKSPERTIZE
Laboratorij za kemometrijo ima različen nabor ekspertiz:
Na željo uporabnika z uporabo kemometrično-statističnih in matematičnih orodij izvajamo specifično problemsko naravnane analize (npr. kvantitativno določanje aktivnosti/lastnosti spojin na podlagi njihovih struktur - ang. Quantitative Structure Property/Activity Relationships - QSPR/QSAR modeli). Imamo dolgoletne izkušnje z aplikacijo naprednih modelirnih metod za izgradnjo determinističnih ali heurističnih modelov. Imamo programske pakete in algoritme za različne umetne nevronske mreže, za modeliranje 3D reprezentacij kemijskih struktur, za računanje molekularnih deskriptorjev, za statistične analize (regresijsko modeliranje, SVM, PCA).
Laboratorij ima v lasti validirane QSPR/QSAR modele za napovedovanje/klasifikacijo različnih tarč/lastosti v okoljskih študijah (toksičnost fenolov v vodah, endokrine motnje receptorjev, sledljivost vode) ali študijah s področja zdravja in razvoja zdravil (karcinogenost spojin iz DSSTox podatkovne baze, toksičnost konazolov, antituberkulozna aktivnost fluorokinolonov, transportna aktivnost bilitranslokaze, molekularna reaktivnost, antiprionska aktivnost). Na zahtevo uporabnikov lahko naredimo napovedi aktivnosti/lastnosti za nove spojine. Vhodni podatki potrebni za izdelavo napovedi so odvisni od vrste modela, za večino modelov potrebujemo 2D strukture spojin. V primeru ko podatki v modelu niso reprezentacije kemijskih struktur, potrebujemo druge eksperimentalne mnogodimenzionalne podatke.
Imamo nov prototip za napovedovanje α in β transmembranskih regij. Poglavitna inovativnost tega modela je v novem algoritmu, ki omogoča napovedovanje transmembranskih (TM) regij proteinov le na osnovi aminokislinskega zaporedja, tako da aminokislinski zapis zakodira v obliko matematičnih deskriptorjev. Algoritem je neodvisen od indeksov evolucijskih informacij in fizikalnokemijskih lastosti, kar omogoča večjo fleksibilnost kot metode, ki bazirajo na osnovi evolucijskih informacij. Naš model delujoč le na osnovi aminokislinskih zaporedij je zato predvsem primernejši za napovedovanje novih nehomolognih proteinskih zaporedij. Algoritem je zapisan v Perl formatu in trenutno so napovedi TM regij mogoče le na zahtevo v našem laboratoriju ob pomoči avtorjev algoritma.
Laboratorij ima v soavtorstvu s slovensko cestno gradbeno industrijo odobren en patent in eno patentno prijavo še v postopku. Vsebina patentov se nanaša na nov tehnologški postopek dodajanja  PMMA/ATH prahu, ki je odpadni material v proizvodnji kompozitnih materialov, v bitumen ali asfaltne mešanice.
 
PODROČJE RAZISKAV
Osnovna aktivnost laboratorija je aplikacija kemometrijskih metod za reševanje problemov na različnih raziskovalnih področjih. V zadnjem obdobju se je fokus raziskav našega laboratorija iz aplikacije kemometrijskih metod v analizni kemiji za zagotavljanje in kontrolo kvalitete (QA/ QC) premaknil bolj na področje raziskav ved o življenju, ki vključujejo analize velikih multivariatnih podatkovnih nizov; npr. evalvacija biokemijskih in toksičnih parametrov, ki je nujna pri postopkih regulacije kemijskih spojin (ocene tveganja), študije v razvoju zdravil, kot so modeliranje novih spojin in/ali napovedovanje stranskih učinkov potencialnih zdravilnih učinkovin. Razvijamo 3D reprezentacije kemijskih struktur na osnovi aminokislinskih zaporedij in podatkov NMR (modelna študija: transmembranski protein bilitranslokaza). Z uporabo umetnih nevronskih mrež razvijamo QSAR modele za klasifikacijo in napovedovanje lastnosti/aktivnosti velikih nizov kemijskih spojin. Za potrebe regulatorne kemije uporabljamo QSAR modele, ki izpolnjujejo vsa načela OECD, za napovedovanje fizikalno-kemijskih, toksikoloških in eko-toksikoloških parametrov, ki so potrebni za izdelavo ocene tveganja nove kemikalije. Vključeni smo v konzorcij, ki skrbi za uporabo QSAR metod kot nadomeščanje poiskusov na živalih za potrebe regulacije kemikalij na nivoju EU - REACH (registracija, evalvacija, avtorizacija in omejevanje uporabe kemikalij, ang. Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals). V procesih načrtovanja zdravil uporabljamo QSAR modele za iskanje novih vodilnih zdravilnih spojin ali optimizacijo obstoječih aktivnih substanc. 
 
KLJUČNE BESEDE
nevronska mreža, kemijski deskriptorji, QSAR, statistične analize, transmembranske proteinske strukture
 
RAZNO
Laboratorij za kemometrijo je vključen kot projektni partner v številnih evropskih projektih, od katerih jih je 9 že zaključenih.
EU projekti: TEMPUS, COPERNICUS, IMAGETOX (Intelligent Modelling Algorithms for General Evaluation of TOXicities, FP5), Marie Curie Host Training Site (Chemometrical Treatment of Toxic Compounds – Endocrine Disrupters Site, FP5), TRACE (Tracing Food Commodities in Europe, FP6), IBAAC (An Integrated Biomimetic Approach to Asymmetric Catalysis), VICIM (Virtual Institute of Chemometrics and Industrial Metrology, FP5), COST D2 (New fluorous media and processes for cleaner and safer chemistry), CAESAR (Computer-Assisted Evaluation of industrial chemical Substances According to Regulations, FP6), COSMOS (Integrated In Silico Models for the Prediction of Human Repeated Dose Toxicity of Cosmetics to Optimise Safety, FP7), BioChemLig (Bio-Orthogonal Chemo-Specific Ligation, FP7), Trans2Care (Transregional Network for Innovation and Technology Transfer to Improve Health Care, European Regional Development Found). 
 
Kemijski inštitut - Laboratorij za kemometrijo
  Marjana Novic
Hajdrihova 19 POB 660 1001 LJUBLJANA Slovenia
Slovenia