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Base de datos estructural de Cambridge

La Base de Datos Estructural de Cambridge ( CSD ) es a la vez un repositorio y un recurso validado y curado para los datos estructurales tridimensionales de moléculas que genera...

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La Base de Datos Estructural de Cambridge ( CSD ) es a la vez un repositorio y un recurso validado y curado para los datos estructurales tridimensionales de moléculas que generalmente contienen al menos carbono e hidrógeno , que comprenden una amplia gama de moléculas orgánicas , metalorgánicas y organometálicas . Las entradas específicas son complementarias a las otras bases de datos cristalográficas como el Banco de Datos de Proteínas (PDB), la Base de Datos de Estructura Cristalina Inorgánica y el Centro Internacional de Datos de Difracción . Los datos, generalmente obtenidos por cristalografía de rayos X y con menor frecuencia por difracción de electrones o difracción de neutrones , y enviados por cristalógrafos y químicos de todo el mundo, son de libre acceso (tal como los depositaron los autores) en Internet a través del sitio web de la organización matriz de la CSD (CCDC, Repositorio [1] ). La CSD está supervisada por la empresa incorporada sin fines de lucro llamada Centro de Datos Cristalográficos de Cambridge , CCDC.

El interior de la sede del CCDC en Cambridge, Reino Unido

El CSD es un repositorio de estructuras cristalinas orgánicas y metalorgánicas de moléculas pequeñas ampliamente utilizado por científicos. Las estructuras depositadas en el Centro de Datos Cristalográficos de Cambridge (CCDC) están disponibles públicamente para su descarga en el momento de la publicación o con el consentimiento del depositante. También se enriquecen científicamente y se incluyen en la base de datos que utiliza el software ofrecido por el centro. Subconjuntos específicos del CSD también están disponibles gratuitamente para apoyar la enseñanza y otras actividades. [2]

Historia

El CCDC surgió de las actividades del grupo de cristalografía dirigido por Olga Kennard OBE FRS en el Departamento de Química Orgánica, Inorgánica y Teórica de la Universidad de Cambridge . A partir de 1965, el grupo comenzó a recopilar datos bibliográficos, químicos y de estructura cristalina publicados para todas las moléculas pequeñas estudiadas por difracción de rayos X o neutrones . Con los rápidos avances en informática que se produjeron en ese momento, esta colección se codificó en formato electrónico y se conoció como la Base de Datos Estructural de Cambridge (CSD).

El CSD fue una de las primeras bases de datos científicas numéricas que comenzó a funcionar en cualquier parte del mundo y recibió subvenciones académicas de la Oficina de Información Científica y Técnica del Reino Unido y luego del Consejo de Investigación en Ciencia e Ingeniería del Reino Unido . Estos fondos, junto con las subvenciones de los Centros Nacionales Afiliados, permitieron el desarrollo del CSD y su software asociado durante las décadas de 1970 y 1980. Los primeros lanzamientos del Sistema CSD en los Estados Unidos, Italia y Japón se produjeron a principios de la década de 1970. A principios de la década de 1980, el Sistema CSD se distribuía en más de 30 países. En 2014, el Sistema CSD se distribuyó a académicos de 70 países.

Durante la década de 1980, el interés de las empresas farmacéuticas y agroquímicas por el sistema CSD aumentó significativamente. Esto llevó a la creación del Centro de Datos Cristalográficos de Cambridge (CCDC) como empresa independiente en 1987, con el estatus legal de una institución benéfica sin fines de lucro y con sus operaciones supervisadas por una junta internacional de gobernadores. El CCDC se trasladó a unas instalaciones construidas específicamente para ese fin en el sitio del Departamento de Química de la Universidad en 1992.

Kennard se retiró como director en 1997 y fue reemplazado por David Hartley (1997-2002) y Frank Allen (2002-2008). Colin Groom fue nombrado director ejecutivo desde el 1 de octubre de 2008 [3] hasta septiembre de 2017. [4] Y, más recientemente, Juergen Harter fue nombrado director ejecutivo en junio de 2018. [5]

Los productos de software de CCDC se diversificaron para incluir el uso de datos cristalográficos en aplicaciones de ciencias biológicas y cristalografía. Gran parte de este desarrollo y comercialización de software está a cargo de CCDC Software Limited (fundada en 1998), una subsidiaria de propiedad absoluta que cede todos sus beneficios a CCDC.

Aunque el CCDC es una organización autoadministrada, mantiene estrechos vínculos con la Universidad de Cambridge y es una institución universitaria asociada que está calificada para capacitar a estudiantes de posgrado para títulos superiores (PhD, MPhil).

El CCDC estableció aplicaciones estadounidenses y operaciones de soporte en los EE. UU. en octubre de 2013, [6] [7] inicialmente en Rutgers, la Universidad Estatal de Nueva Jersey , donde está ubicado junto con el Banco de Datos de Proteínas del RCSB.

Contenido

Se añade la estructura número un millón al CSD
Se agregó la estructura número un millón al CSD, ID del CSD: XOPCAJ

El CSD se actualiza con aproximadamente 50.000 nuevas estructuras cada año [8] y con mejoras en las entradas existentes. Las entradas (estructuras) en el repositorio se ponen a disposición del público tan pronto como la entrada correspondiente aparece en la literatura científica revisada por pares. Mientras tanto, los datos también se pueden depositar y publicar directamente a través del CSD sin un artículo científico adjunto, lo que se conoce como una Comunicación del CSD.

Periódicamente se publican estadísticas generales sobre la amplitud de las tenencias de CSD, por ejemplo, el informe de enero de 2014. [9] A enero de 2019 [actualizar], las estadísticas resumidas son las siguientes: [10]

A enero de 2019, las 25 principales revistas científicas en términos de publicación de estructuras en el repositorio CSD fueron: [11]

Se informaron 1.73.070 estructuras en Inorg . Chem .
Se informaron 2. 62.072 estructuras en Dalton & J. Chem. Soc., Dalton Trans.
Se reportaron 3.54,160 estructuras en Organometálicos
Se informaron 48.967 estructuras en J. Am . Chem. Soc.
5. Se informaron 42.422 estructuras en Acta Crystallogr. Sect. E
Se informaron 6. 32.610 estructuras en Chem. Eur. J.
Se informaron 7. 29.790 estructuras en J. Organomet. Chem.
Se informaron 8. 29.640 estructuras en Angew. Chem. Int. Ed.
Se reportaron 9.28,682 estructuras en Inorg . Chim. Acta
Se informaron 10. 28.351 estructuras en Chem. Commun. & J. Chem. Soc.
Se reportaron 11.27,328 estructuras en las Comunicaciones del CSD
12. Se informaron 26.774 estructuras en Acta Crystallogr. Sect. C
Se reportaron 13.26,734 estructuras en Poliedro
Se informaron 14. 24.045 estructuras en Eur. J. Inorg. Chem.
Se informaron 15. 23.483 estructuras en J. Org. Chem.
16. Se reportaron 22,286 estructuras en Cryst. Growth Des.
Se reportaron 17.22,011 estructuras en CrystEngComm
Se reportaron 18. 15,985 estructuras en Organic Letters
19. Se informaron 15.424 estructuras en Z. Anorg. Allg. Chem.
20. Se informaron 14.864 estructuras en Acta Crystallogr. Sect. B
21. Se reportaron 13,909 estructuras en Tetrahedron 8,597 estructuras fueron reportadas como Comunicación Privada al CSD
22. Se informaron 12.734 estructuras en J. Mol. Struct.
Se reportaron 23. 11,234 estructuras en Tetrahedron Lett.
Se informaron 24. 9.150 estructuras en Eur. J. Org. Chem.
Se informaron 25. 8.789 estructuras en New Journal of Chemistry

Estas 25 revistas representan 704.541 de las 996.193 o el 70,7% de las estructuras del CSD.

Estos datos muestran que la mayoría de las estructuras se determinan mediante difracción de rayos X, y menos del 1 % de las estructuras se determinan mediante difracción de neutrones o difracción de polvo . La cantidad de coordenadas sin errores se tomó como un porcentaje de estructuras para las cuales hay coordenadas 3D presentes en el CSD.

La importancia de los archivos de factores de estructura, mencionados anteriormente, es que, para las estructuras de CSD determinadas por difracción de rayos X que tienen un archivo de estructura, un cristalógrafo puede verificar la interpretación de las mediciones observadas.

Tendencia de crecimiento

Históricamente, el número de estructuras en el CSD ha crecido a un ritmo aproximadamente exponencial, superando el hito de 25 000 estructuras en 1977, el hito de 50 000 estructuras en 1983, el hito de 125 000 estructuras en 1992, el hito de 250 000 estructuras en 2001, el hito de 500 000 estructuras en 2009, [12] [13] [14] y el hito de 1 000 000 de estructuras el 8 de junio de 2019. [15] La estructura número un millón añadida al CSD es la estructura cristalina de 1-(7,9-diacetil-11-metil-6H-azepino[1,2-a]indol-6-il)propan-2-ona.

Tendencia de crecimiento de la estructura en CSD de 1965 a 2018 [11]

Nota: los datos del período 1923-1964 están agregados en la última línea de la tabla.

Formato de archivo

Modelo impreso en 3D del ácido benzoico
Modelo impreso en 3D del ácido benzoico, obtenido a partir de una determinación de la estructura cristalina, creado con coordenadas de la base de datos estructural de Cambridge y a través del programa Mercury del CCDC . El modelo superior muestra una única molécula de ácido benzoico. El modelo inferior muestra un dímero unido por enlaces de hidrógeno.

El formato de archivo principal para la deposición de la estructura CSD, adoptado alrededor de 1991, es el formato de "archivo de información cristalográfica" , CIF. [16]

Los archivos CSD depositados se pueden descargar en formato CIF. Los archivos CSD validados y seleccionados se pueden exportar en una amplia gama de formatos, incluidos CIF, MOL, Mol2, PDB, SHELX y XMol, mediante herramientas del sistema CSD.

El CCDC utiliza dos códigos diferentes para distinguir entre el conjunto de datos depositados y la entrada CSD curada. Por ejemplo, una ' Comunicación CSD ' específica de una molécula orgánica fue depositada en el CCDC y se le asignó el número de depósito 'CCDC-991327'. Esto permite el acceso público gratuito a los datos tal como fueron depositados. De los datos depositados, se extrae información seleccionada para preparar la entrada CSD validada y curada a la que se le asignó el código de referencia 'MITGUT'. Como parte del proceso de curación, el CCDC también aplica un algoritmo, DeCIFer, para ayudar a los editores a asignar química a las estructuras cuando esas representaciones (por ejemplo, tipos de enlaces y asignaciones de carga, etc.) faltan en los archivos CIF originales enviados. [8] La entrada validada y curada se incluye en las distribuciones del Sistema CSD y WebCSD, con disponibilidad restringida a quienes realizan contribuciones apropiadas.

Visualización de los datos

Modelo impreso en 3D de la estructura del 1-metil-2,3,4,5-tetrakis((trimetilsilil)etinil)-1H-pirrol. Identificador CSD: XURZAN

Cada conjunto de datos en CSD se puede ver y recuperar de forma abierta mediante el servicio gratuito Access Structure. A través de este servicio basado en navegador web, los usuarios pueden ver el conjunto de datos en 2D y 3D, obtener información básica sobre la estructura y descargar el conjunto de datos depositado. Se encuentran disponibles funciones de búsqueda más avanzadas e información seleccionada a través del sistema CSD basado en suscripción.

Además de utilizar el sistema CSD, los archivos de estructura pueden visualizarse utilizando uno de varios programas informáticos de código abierto, como Jmol . Otros programas gratuitos, pero que no son de código abierto, incluyen MDL Chime , Pymol , UCSF Chimera , Rasmol , WINGX. [17] El CCDC proporciona una versión gratuita de su programa de visualización Mercury.

A partir de 2015, Mercury de CCDC también proporciona la funcionalidad para generar archivos listos para impresión 3D a partir de estructuras en CSD. [18]

Véase también

Referencias

  1. ^ "Formulario de solicitud de depósito de CIF del CCDC". Centro de datos cristalográficos de Cambridge . Consultado el 16 de septiembre de 2014 .
  2. ^ "Página de inicio del CCDC". Centro de datos cristalográficos de Cambridge . Consultado el 16 de septiembre de 2014 .
  3. ^ Groom C, Allen F (julio de 2009). "CCDC bien preparado: una entrevista con Colin Groom, director ejecutivo del Cambridge Crystallographic Data Centre, y Frank Allen, miembro emérito". Journal of Computer-Aided Molecular Design . 23 (7): 391–4. Bibcode :2009JCAMD..23..391W. doi :10.1007/s10822-009-9272-5. PMID  19421719.
  4. ^ "Anuncio del Presidente, en nombre de los fideicomisarios". Centro de datos cristalográficos de Cambridge . 11 de septiembre de 2017. Consultado el 15 de mayo de 2019 .
  5. ^ "El CCDC da la bienvenida a Jürgen Harter como director general". Centro de Datos Cristalográficos de Cambridge (CCDC) . 11 de junio de 2018. Consultado el 15 de mayo de 2019 .
  6. ^ "CCDC abre operaciones en EE.UU." The Cambridge Crystallographic Data Centre (CCDC) . 30 de octubre de 2013 . Consultado el 15 de mayo de 2019 .
  7. ^ "El Centro de Datos Cristalográficos de Cambridge establece operaciones en Estados Unidos en una nueva asociación con el Centro de Investigación de Proteómica Integrativa de Rutgers". Oficina de Investigación y Desarrollo Económico de Rutgers . Consultado el 15 de mayo de 2019 .
  8. ^ ab Bruno IJ, Groom CR (octubre de 2014). "Una perspectiva cristalográfica sobre el intercambio de datos y conocimientos". Journal of Computer-Aided Molecular Design . 28 (10): 1015–22. Bibcode :2014JCAMD..28.1015B. doi :10.1007/s10822-014-9780-9. PMC 4196029 . PMID  25091065. 
  9. ^ "Entradas de CSD: Resumen estadístico" (PDF) . Cambridge Crystallographic Data Centre. Archivado desde el original (PDF) el 2014-06-11 . Consultado el 2014-09-16 .
  10. ^ "Entradas de CSD: Resumen estadístico" (PDF) . Base de datos estructural de Cambridge . 1 de enero de 2019 . Consultado el 15 de mayo de 2019 .
  11. ^ ab "CSD Journal Statistics" (PDF) . Base de datos estructural de Cambridge . 1 de enero de 2019 . Consultado el 16 de mayo de 2019 .
  12. ^ Groom CR, Allen FH (enero de 2014). "La base de datos estructural de Cambridge en retrospectiva y perspectiva". Angewandte Chemie . 53 (3): 662–71. doi : 10.1002/anie.201306438 . PMID  24382699.
  13. ^ "Crecimiento de la base de datos estructural de Cambridge (CSD) desde 1970". CCDC . Consultado el 16 de septiembre de 2014 .
  14. ^ "Estadísticas de CSD". Centro de datos cristalográficos de Cambridge (CCDC) . Consultado el 17 de mayo de 2019 .
  15. ^ Robinson, Philip; Withers, Neil; Pink, Chris; Valsler, Ben. "La base de datos estructural de Cambridge alcanza el millón de estructuras". Chemistry World . Consultado el 7 de junio de 2019 .
  16. ^ Hall SR, Allen FH, Brown ID (1991). "El Archivo de Información Cristalográfica (CIF): un nuevo archivo estándar para cristalografía". Acta Crystallographica . A47 (6): 655–685. doi : 10.1107/S010876739101067X .
  17. ^ Farrugia LJ (1 de agosto de 1999). "Suite WinGX para cristalografía monocristalina de moléculas pequeñas". Revista de cristalografía aplicada . 32 (4): 837–838. doi :10.1107/S0021889899006020.
  18. ^ "Impresión 3D: ¡tan fácil como contar hasta tres!". Centro de Datos Cristalográficos de Cambridge (CCDC) . 19 de agosto de 2015. Consultado el 18 de mayo de 2019 .
  • El Centro de Datos Cristalográficos de Cambridge (CCDC): sitio principal del CSD


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