IMPLEMENTAÇÃO DE UM MÓDULO DE CÁLCULO NO
PROGRAMA TOP PARA COMBINAÇÃO DE DESCRITORES
TOPOLÓGICOS
JORGE FÁBIO CORREIA LOPES1 PORFÍRIO JESUS DAS NEVES2 CARLOS MAURÍCIO RABELLO DE SANT’ANNA2 JOÃO BATISTA NEVES DA COSTA2
1- Bolsista de iniciação Científica PIBIC / CNPq - UFRRJ;
2- Professor-UFRRJ/ICE/DEQUIM, BR 465 km 7, Seropédica, Rio de Janeiro, CEP. 23890-971 - [email protected]
RESUMO: LOPES, J. F. C.; NEVES, P. J.; SANT’ANNA, C. M. R.; DA COSTA, J. B. N. Implementação de um módulo de cálculo no programa TOP para combinação de descritores topológicos. Revista Universidade Rural: Série Ciências Exatas e da Terra, Seropédica, RJ: EDUR , v. 26, n. 1-2, p. 67-75, jan-dez., 2007. Foi desenvolvido neste trabalho novas interfaces gráficas com o objetivo principal de flexibilizar o uso do programa TOP e torná-lo mais amigável na sua utilização. Foi implementado um novo módulo que se assemelha a uma planilha de cálculo (F1Book) de maneira a permitir diferentes combinações de descritores a fim de permitir a busca de melhores correlações. Esta planilha é alimentada automaticamente com os dados que foram calculados e que estão armazenados em uma DBGrid. Uma grande parte do programa foi, também, melhorado no sentido de torná-lo mais atrativo e funcional. Palavras-Chave: descritores topológicos, índices de conectividade, TOP.
ABSTRACT: LOPES, J. F. C.; NEVES, P. J.; SANT’ANNA, C. M. R.; DACOSTA, J. B. N., Implementation of a calculation module in the TOP software for topological descriptors combination. Revista Universidade Rural: Série Ciências Exatas e da Terra, Seropédica, RJ: EDUR , v. 26, n. 1-2, p. 67-75, jan-dez., 2007. This work describes the development of a new graphic interface in order to improve the use of the TOP software and make its use more friendly. A new module was implemented in which resembles a spreadsheet (F1Book) in a way to allow different topological descriptor combinations in order to find better correlations. This spreadsheet is automatically loaded with the calculated data and stored in a DBGrid. A considerable part of the software was also improved in order to make it more attractive and functional.
Keywords: topological descriptors ,connectivity index, TOP.
INTRODUÇÃO
Os avanços tecnológicos ocorridos ultimamente, principalmente na área da informática com a introdução de computadores pessoais mais eficientes, robustos e acessíveis, possibilitar am o desen volvimen to de programas cada vez mais complexos em diferentes as áreas de atuação. Entre estas áreas, a química tem se valido de maneira bastan te decisiva n o que se r efer e à modelagem molecular, que vem despertando grande interesse pela comunidade científica, devido à sua capacidade de especular, com
con fiabilidade, sobr e a atividade e a propriedade de uma molécula. Esta técnica possibilita, de forma direcionada, a síntese de moléculas com poten cial atividade ou propriedade em diferentes áreas de aplicações. Assim, acompanhando esta tendência em síntese orgânica, o grupo de modelagem molecular da UFRRJ desenvolveu e vem aprimorando ao longo dos anos, o TOP, um programa que gera e correlaciona diferentes descritores topológicos1.
Descritores topológicos são números ou combinações de números que são obtidos da estrutura molecular, também chamados índices topológicos. A técnica que utiliza tais
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índices deriva das Relações Quantitativas entre Estrutura e Atividade (R.Q.E.A.) e das Relações Quantitativas entre Estrutura e Propriedade (R.Q.E.P.), as quais são capazes de simular várias atividades ou propriedades de uma determinada substância.
Os ín dices topológicos têm encon trado considerável sucesso na previsão de uma grande variedade de propriedades físicas, químicas e biológicas2. As aplicações físicas e químicas con templam difer en tes propriedades tais como: calor de vaporização2, calor de formação2, ponto de ebulição3,3, refrações molares44, coeficiente de partição5, solubilidade3, densidade6, polaridade dos solventes7, índices de retenção em gás de cromatografia8,9, etc. Estas propriedades têm sido cor relacion adas com descr itor es derivados dos índices topológicos. Estes índices também vêm sendo empregados com êxito n a obten ção de cor r elação com atividades biológicas, podendo-se citar atividades anestésicas10,11,12, narcóticas13, alucinogênicas1414, toxidez15,16,17,18, inibição e n z i m á t i c a1 9 , 2 0, b r o m a t o l ó g i c a s2 1, anticonvulsivantes22 e fatores relacionados ao sabor, ou seja, doce ou amargo20.
Métodos para obtenção de R.Q.E.A. e R.Q.E.P. baseiam-se em três hipóteses básicas. A primeira é que a estrutura de uma molécula, quer nos aspectos estéricos, quer nos aspectos eletr ôn icos, deve con ter as in for mações r espon sáveis por suas propriedades físicas, químicas, ou biológicas2. A segunda hipótese é que estas informações podem ser representadas de forma quantitativa por parâmetros numéricos para a atividade e/ ou propriedade. Por fim, a possível correlação entre a estrutura molecular e a atividade/ propriedade que se quer otimizar deve ser expressa em termos de relações matemáticas simples que permitam ao mesmo tempo fazer previsões de atividade/propriedade para sistemas an álogos e, mais impor tan te,
permitam uma interpretação do processo em termos químicos2323.
A essência dos métodos R.Q.E.A./ R.Q.E.P. é, portanto, transformar a estrutura química de um composto em uma série de descritores numéricos que representam as características mais relevantes para uma dada atividade/propriedade e, adicionalmente, estabelecer relações quantitativas entre os descritores a e atividade/propriedade que se quer otimizar. O programa é uma interface computacional desenvolvida para calcular e relacionar tais índices, o mostrando-se uma ferramenta importante para o desenvolvimento de metodologias e implemen tação de programas de computadores nacionais com aplicação em estudos de Relação Estrutura -Atividade/Propriedade.
O TOP vem sendo constantemente modificado com o propósito de contemplar outros descritores, e acima de tudo, adicionar novos módulos de manipulação de cálculos que facilitem a interpretação dos resultados obtidos, bem como combiná-los, a fim de se melhorar as correlações dos descritores com a atividade/propriedade.
OBJETIVOS
Este trabalho teve como principal objetivo introduzir um componente, F1Book1, na versão anterior do programa TOP, capaz de combinar, de man eir a simples, os r esultados dos descritores (Figura 1), para organização e man ipulação dos dados ger ados pelo programa, bem como reestruturar toda a parte relativa à apresentação visual do programa, bem como a parte de impressão dos dados a fim de torná-lo mais funcional e amigável aos usuários.
Figura 1: Componente TF1Book.
METODOLOGIA
Para a reestruturação da parte relativa à apr esentação visual do programa foi utilizado o editor gráfico Corel Draw1 em todas as novas ilustrações das telas do programa (Figura 2).
O desenvolvimento do módulo, capaz de fazer a combinação dos descritores gerados pelo TOP, foi feito de forma independente para, ao final do desenvolvimento deste módulo, ser anexado ao programa geral. Isto se constitui numa característica bastante interessante de compiladores, como o Borland
Delphi, que são voltados para este fim (programação orientada a objeto).
Na versão anterior, os dados eram exibidos em uma DBGrid2 (Figura 3). Esses dados eram selecionados em um formulário que tem duas caixas de seleção (TDBCombobox)3 (Figura 4), sendo que uma é referente ao item que será disponibilizado na abscissa e a outra com o item referente ao dado que será colocado na ordenada. Esses dados são obtidos do banco de dados para a elaboração do gráfico. Na versão atual, os dados são exibidos em um F1Book, selecionados pela mesma ComboBox ou por um processo de seleção manual
1 Corel Corporation 2006.
2 TDBGrid – Componente do Delphi, em forma de grade, que tem a finalidade de agrupar informações retiradas de um
banco de dados, de maneira organizada, que podem ser dispostas em colunas e/ou linhas.
3 TDBCombobox - Componente que consiste de uma caixa de edição, no qual o usuário pode digitar um texto, e uma
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semelhante ao do programa Excel, porém, neste processo a confecção do gráfico não mais pôde ser feita através da seleção de um determinado campo como ocorria com o uso da DBGr id, visto que as in for mações necessárias não são mais obtidas diretamente
Figura 2: Uma das telas do programa.
4 TDBCombobox - Componente que consiste de uma caixa de edição, no qual o usuário pode digitar um texto, e uma
lista de itens que podem ser selecionados de um banco de dados.
no banco de dados e sim na própria planilha do compon en te F1Book. A solução encontrada foi obter uma linha da planilha de cada um dos campos selecionados, e repetir através do comando while ... do até a obtenção de todas as linhas dos campos selecionados.
Figura 3: Componente TDBGrid.
Figura 4: Caixa de seleção TDBComboBox.
O algoritmo simplificado para a obtenção dos dados da planilha é mostrado a seguir: i := 1;. while (i < F1Book1.SelEndRow) do Begin EixoX := (célula do F1Book referente ao 1º campo escolhido, na linha i); EixoY := (célula do F1Book referente ao 2º campo escolhido, na linha i); Inc(i); End;
Com os dados selecionados, é feita uma correlação linear entre os eixos x e y, de onde se obtém um gráfico (Figura 5) que é analisado de forma a se obter as relações entre estrutura e atividade/propriedade.
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Figura 5: Exemplo de um gráfico com a respectiva correlação.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Na versão inicial, os índices de conectividade de ordem zero até o número máximo de ligações1 de uma estrutura molecular são calculados por uma interface computacional desenvolvida originalmente em Clipper e baseada no gráfico molecular1a. Esta versão utilizava como entrada apenas arquivos n o for mato sybyl e ger ava todas as subestruturas de ordem zero até o número total
de ligações, calculando os respectivos índices de conectividade, índices de Wiener e índices de Schultz (MTI)2.
Em uma versão mais atualizada1c, foi implementada uma interface gráfica (Figura 6) que permitiu, independentemente de outros programas de computador, o desenho de estruturas moleculares e foi adaptado o código fonte da versão anterior para uma linguagem orientada a objeto de programação visual.
Figura 6: Interface de elaboração de desenho da estrutura molecular.
A linguagem utilizada foi o Delphi, sendo que esta foi desenvolvida no Delphi 3.0 (Objeto Pascal – Borland) e foi mantida uma metodologia semelhante no que diz respeito ao tratamento de dados para a geração das subestruturas e a opção de importar os arquivos com formato sybyl.
Na versão atual, o programa está sendo desenvolvido no Delphi 6.0 (Object Pascal -Borland), e foi elaborado um módulo capaz de fazer a combinação dos descritores gerados pelo TOP. Este módulo deve sua importância ao fato de que, anteriormente a ele, só era possível relacionar somente dois descritores, ou seja, um ún ico descr itor com a sua respectiva atividade, o que em alguns casos n ão ger a uma boa cor r elação, sen do necessário, eventualmente, correlacionar mais do que um descritor. Um trabalho recente com Aflatoxin as1d, por exemplo, mostr ou a necessidade de se combinar mais do que um descritor.
Com o desenvolvimento deste novo módulo, torna se possível efetuar qualquer operação aritmética entre os descritores gerados. A necessidade de conhecimentos em
Excel se faz devido a semelhança existente entre o componente utilizado (F1Book – Borland Delphi 6.0) e uma planilha do Excel, no que diz respeito à combinação e operações dos dados.
A migração dos dados do seu local original na versão anterior do TOP (DBGrid) par a o F1Book n ão se mostr ou muito complicada. A seleção destes dados, para a posterior elaboração do gráfico, teve algumas variáveis que, quando não eram trabalhosas ou complexas, demandavam muito tempo devido ao tamanho dos códigos de programação, tendo um total aproximado de 815 linhas somente para a parte de seleção dos dados e confecção do gráfico. Devido ao modo de seleção que foi utilizado, a planilha do componente F1Book possui limitação em 999 registros e cada registro pode ter no máximo 26 campos.
A reestruturação da apresentação visual do programa além de ter proporcionado um aspecto mais moderno, também o tornou mais fácil de ser utilizado.
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CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS
Na ver são atual, atr avés de implementações tanto na sua interface gráfica, quanto em seu código de programação, tornou-se possível a combinação dos descritores topológicos e a uma posterior interpretação baseada em correlações lineares1.
Futuramente, pretende-se sanar a limitação relacionada ao número de registros, adotando-se uma forma de seleção mais eficiente, além de se intensificar o estudo de n ovos descr itor es, par a sua poster ior implementação no TOP, assim como uma melhora na interface de elaboração de desenho da estrutura química.
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