Parciální atomové náboje jsou reálná čísla, která popisují distribuci elektronové hustoty v rámci molekuly. Tyto náboje mají velký význam pro teoretickou chemii a chemoinformatiku, protože poskytují informace ohledně chemického chování molekul. Atomové náboje jsou proto často využívány v oblasti molekulového modelování a jsou také velmi užitečnými chemoinformatickými descriptory.
Parciální atomové náboje nelze určit experimentálně. Z tohoto důvodu bylo vyvinuto mnoho různých metod pro jejich výpočet. Tyto metody lze rozdělit na dvě hlavní skupiny, konkrétně na kvantově mechanické (QM) přístupy a empirické přístupy. QM přístupy poskytují přesné náboje, ale jsou velmi pomalé, a proto je nelze využít pro velké sady molekul. Empirické náboje mohou být vypočítány rychle a jejich přesnost je srovnatelná s QM metodami. Z tohoto důvodu jsou empirické náboje na rozdíl od QM nábojů použitelné pro chemoinformatické aplikace. Velmi užitečnou metodou pro výpočet nábojů je EEM (Electronegativity Equalization Method). Tato metoda poskytuje náboje srovnatelně přesné s QM přístupy, pro které je parametrizována. Slabým místem metody EEM a rovněž ostatních empirických metod je nutnost jejich parametrizace. Dalším aspektem, který limituje použitelnost metody EEM, je omezená dostupnost parametrů. Konkrétně, dosud publikované parametry pokrývají jen nejběžnější typy atomů a s jejich využitím lze EEM aplikovat pouze pro 50-75% molekul z nejznámějších databází organických molekul (Pubchem, ZINC, Drugbank apod.).
Cílem této diplomové práce je proto právě výrazně obecnější parametrizace metody EEM. Konkrétně výpočet parametrů, které budou pokrývat více než 90% molekul v uvedených databázích a budou tedy využitelné pro chemoinformatické aplikace. Úkoly, realizované v rámci práce, jsou následující:

• Nastudovat chemoinformatické pojmy a přístupy důležité pro realizaci práce (1D, 2D a 3D struktura molekuly, zápis molekuly v počítači, ...).
• Nastudovat QM a EEM metody pro výpočet nábojů
• Zjistit, pro jaké typy atomů je nezbytné provést parametrizaci, aby parametry pokrývaly více než 90% molekul ve výše uvedených databázích
• Vytvořit tréninkové sady molekul
• Vypočítat QM náboje pro tréninkové sady molekul
• Provést EEM parametrizaci a optimalizaci pro tréninkové sady molekul