Computational Chemical Graphs in Bio-informatics

المنحنى الجزيئي هو مجموعة من النقاط التي تمثل الذرات في الجزيء متصلة ببعضها بمجموعة من الخطوط التي تمثل الروابط التساهمية. وتتم نمذجة الجزيئات والمركبات الجزيئية باستخدام المنحنيات الجزيئية. ويعتبر دليل واينز إحدى أهم وأصفى الخصائص الهندسية للمركبات الجزيئية. ويرتبط دليل واينز لدراسة العلاقة بين التركيب الجزيئي والخصائص الكيميائية في درجة الغليان، وكذلك في تحديد الأحجام الجزيئية الغرامية، وكثير من المواصفات الكيميائية والفيزيائية للمركبات القلوية. ودليل واينز هو مجموع المسافات بين كل زوجين من رؤوس المنحنى الجزيئي. ولأهمية دليل واينز ودوره في تحديد المواصفات الكيميائية والفيزيائية للمركبات الكيميائية، كانت هناك محاولات عديدة لإيجاد أساليب ذات كفاءة عالية من الدقة في حساب قيمة دليل واينز للمركبات الكيميائية. وفي عام 1988، تم طرح المشكلة الحسابية لقيمة دليل واينز في تساؤل عن وجود أسلوب وخوارزمية أخرى لحساب دليل واينز من دون الدخول في حسابات المصفوفة المسافية وتعقيداتها للمنحنى الجزيئي! ومازالت المشكلة قائمة ليومنا هذا. وفي بحثنا هذا سنقوم بتطبيق استراتيجية جزيئية لإيجاد أسلوب جديد موحد لحساب دليل واينز. والنتائج المتوقعة: 1. إيجاد طريقة جديدة لدراسة ما يسمى نقاط التحميل ونقاط الخنق في شبكات مركبات الأيض الكيميائية. 2. إيجاد أسلوب جديد لحساب دليل واينز في محاولة لإيجاد حل لمعضلة موجودة منذ عشرين سنة. 3. تطبيق الأسلوب المقترح في إيجاد قيمة دليل واينز على بعض المركبات الكيميائية ومقارنتها بالواقع. 4. تبيان أهمية العمليات الحسابية وترابطها مع العلوم الحياتية المختلفة وكيفية تطبيقها.

A molecular graph is a collection of points representing the atoms in the molecule and a set of lines representing the covalent bonds. Molecules and molecular compounds are often modeled by molecular graphs. One of the most widely known topological descriptor is the Wiener index named after chemist Harold Wiener. The Wiener index is used to study the relation between molecular structure and physical and chemical properties of certain hydrocarbon compounds. It is defined as the sum of the distances between every pair of vertices of G. It is employed to predict boiling point, molar volumes and large number of physico-chemical properties of alkanes. Wiener index correlates well with many physico-chemical properties of organic compounds and, as such, has been well-studied over the last quarter of a century. In this project we make an attempt to: 1. Establish a simple elegant technique in order to calculate the Wiener index of chemical graphs. (this will answer a two-decade open problem in Bioinformatics) 2. Using this new technique, we demonstrate how Wiener index can be computed for some compounds such as pericondensed benzenoid and sodium chloride (NaCl) networks. The outcome of the project will be: 1. A new methodology to study the load points and choke points in metabolic networks. 2. A new elegant technique to compute Wiener index (this will address the two-decade open problem). 3. The average network distance (Wiener index) of chemical compounds, such as, silicate sheets and carbon nanotubes networks, 4. Using these estimates, the load points and choke points will be studied in metabolic networks.