TY - JOUR A1 - Schmidt-Ehrenberg, Johannes A1 - Baum, Daniel A1 - Hege, Hans-Christian T1 - Visually stunning - Molecular conformations JF - The Biochemist Y1 - 2001 VL - 23 IS - 5 SP - 22 EP - 26 ER - TY - CHAP A1 - Schmidt-Ehrenberg, Johannes A1 - Baum, Daniel A1 - Hege, Hans-Christian ED - J. Moorhead, Robert ED - Gross, Markus ED - I. Joy, Kenneth T1 - Visualizing Dynamic Molecular Conformations T2 - Proceedings of IEEE Visualization 2002 Y1 - 2002 U6 - https://doi.org/10.1109/VISUAL.2002.1183780 SP - 235 EP - 242 PB - IEEE Computer Society Press CY - Boston MA, USA ER - TY - THES A1 - Schmidt-Ehrenberg, Johannes T1 - Analysis and Visualization of Molecular Conformations Y1 - 2008 ER - TY - GEN A1 - Horenko, Illia A1 - Schmidt-Ehrenberg, Johannes A1 - Schütte, Christof T1 - Set-oriented dimension reduction: Localizing principal component analysis via hidden Markov models T2 - Computational Life Sciences II Y1 - 2006 VL - 4216 SP - 98 EP - 115 PB - Springer ER - TY - CHAP A1 - Baum, Daniel A1 - Hege, Hans-Christian T1 - A Point-matching based algorithm for 3D surface alignment of drug-sized molecules T2 - Computational Life Sciences II, Second International Symposium, CompLife 2006, Cambridge (UK), Sept. 2006 Y1 - 2006 U6 - https://doi.org/10.1007/11875741_18 VL - 4216 SP - 183 EP - 193 PB - Springer ER - TY - CHAP A1 - Baum, Daniel T1 - Multiple semi-flexible 3D superposition of drug-sized molecules T2 - Computational Life Sciences: First International Symposium, CompLife 2005 Y1 - 2005 U6 - https://doi.org/10.1007/11560500_18 VL - 3695 SP - 198 EP - 207 PB - Springer CY - Konstanz, Germany ER - TY - JOUR A1 - Hermann, Gunter A1 - Pohl, Vincent A1 - Tremblay, Jean Christophe A1 - Paulus, Beate A1 - Hege, Hans-Christian A1 - Schild, Axel T1 - ORBKIT – A modular Python toolbox for cross-platform post-processing of quantum chemical wavefunction data JF - Journal of Computational Chemistry N2 - ORBKIT is a toolbox for postprocessing electronic structure calculations based on a highly modular and portable Python architecture. The program allows computing a multitude of electronic properties of molecular systems on arbitrary spatial grids from the basis set representation of its electronic wave function, as well as several grid-independent properties. The required data can be extracted directly from the standard output of a large number of quantum chemistry programs. ORBKIT can be used as a standalone program to determine standard quantities, for example, the electron density, molecular orbitals, and derivatives thereof. The cornerstone of ORBKIT is its modular structure. The existing basic functions can be arranged in an individual way and can be easily extended by user-written modules to determine any other derived quantity. ORBKIT offers multiple output formats that can be processed by common visualization tools (VMD, Molden, etc.). Additionally, ORBKIT offers routines to order molecular orbitals computed at different nuclear configurations according to their electronic character and to interpolate the wavefunction between these configurations. The program is open-source under GNU-LGPLv3 license and freely available at https://github.com/orbkit/orbkit/. This article provides an overview of ORBKIT with particular focus on its capabilities and applicability, and includes several example calculations. Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1002/jcc.24358 VL - 37 IS - 16 SP - 1511 EP - 1520 ER - TY - THES A1 - Baum, Daniel T1 - A Point-Based Algorithm for Multiple 3D Surface Alignment of Drug-Sized Molecules N2 - One crucial step in virtual drug design is the identification of new lead structures with respect to a pharmacological target molecule. The search for new lead structures is often done with the help of a pharmacophore, which carries the essential structural as well as physico-chemical properties that a molecule needs to have in order to bind to the target molecule. In the absence of the target molecule, such a pharmacophore can be established by comparison of a set of active compounds. In order to identify their common features,a multiple alignment of all or most of the active compounds is necessary. Moreover, since the “outer shape” of the molecules plays a major role in the interaction between drug and target, an alignment algorithm aiming at the identification of common binding properties needs to consider the molecule’s “outer shape”, which can be approximated by the solvent excluded surface. In this thesis, we present a new approach to molecular surface alignment based on a discrete representation of shape as well as physico-chemical properties by points distributed on the solvent excluded surface. We propose a new method to distribute points regularly on a surface w.r.t. a smoothly varying point density given on that surface. Since the point distribution algorithm is not restricted to molecular surfaces, it might also be of interest for other applications. For the computation of pairwise surface alignments, we extend an existing point matching scheme to surface points, and we develop an efficient data structure speeding up the computation by a factor of three. Moreover, we present an approach to compute multiple alignments from pairwise alignments, which is able to handle a large number of surface points. All algorithms are evaluated on two sets of molecules: eight thermolysin inhibitors and seven HIV-1 protease inhibitors. Finally, we compare the results obtained from surface alignment with the results obtained by applying an atom alignment approach. N2 - Die Identifizierung neuer Leitstrukturen (lead structures) zur Entwicklung optimierter Wirkstoffe ist ein äußerst wichtiger Schritt in der virtuellen Wirkstoffentwicklung (virtual drug design). Die Suche nach neuen Leitstrukturen wird oft mit Hilfe eines Pharmakophor-Modells durchgeführt, welches die wichtigsten strukturellen wie auch physiko-chemischen Eigenschaften eines bindenden Moleküls in sich vereint. Ist das Zielmolekül (target) nicht bekannt, kann das Pharmakophor-Modell mit Hilfe des Vergleiches aktiver Moleküle erstellt werden. Hier ist insbesondere die gleichzeitige Überlagerung (multiple alignment) aller oder nahezu aller Moleküle notwendig. Da bei der Interaktion zweier Moleküle die "äußere Form" der Moleküle eine besondere Rolle spielt, sollte diese von jedem Überlagerungsalgorithmus, der sich mit der Identifizierung von Bindungseigenschaften befasst, berücksichtigt werden. Dabei kann die "äußere Form" durch eine bestimmte Art von molekularer Oberfläche approximiert werden, die man als solvent excluded surface bezeichnet. In dieser Arbeit stellen wir einen neuen Ansatz zur Überlagerung molekularer Oberflächen dar, der auf einer diskreten Repräsentation sowohl der Form als auch der molekularen Eigenschaften mittels Punkten beruht. Um die Punkte auf der molekularen Oberfläche möglichst regulär entsprechend einer gegebenen Punktdichte zu verteilen, entwickeln wir eine neue Methode. Diese Methode ist nicht auf Moleküloberflächen beschränkt und könnte daher auch für andere Anwendungen von Interesse sein. Basierend auf einem bekannten Point-Matching Verfahren entwickeln wir einen Point-Matching Algorithmus für Oberflächenpunkte. Dazu erarbeiten wir u.a. eine effiziente Datenstruktur, die den Algorithmus um einen Faktor von drei beschleunigt. Darüberhinaus stellen wir einen Ansatz vor, der Mehrfachüberlagerungen (multiple alignments) aus paarweisen Überlagerungen berechnet. Die Herausforderung besteht hierbei vor allem in der großen Anzahl von Punkten, die berücksichtigt werden muss. Die vorgestellten Algorithmen werden an zwei Gruppen von Molekülen evaluiert, wobei die erste Gruppe aus acht Thermolysin Inhibitoren besteht, die zweite aus sieben HIV-1 Protease Inhibitoren. Darüberhinaus vergleichen wir die Ergebnisse der Oberflächenüberlagerung mit denen einer Atommittelpunktüberlagerung. KW - molecular surface alignment KW - point-based approximation KW - multiple alignment Y1 - 2007 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000002759-2 UR - http://www.diss.fu-berlin.de/diss/receive/FUDISS_thesis_000000002759 ER -