قاعدة بيانات كامبريدج الهيكلية

قاعدة بيانات كامبريدج الهيكلية ( CSD ) هي مستودع ومصدر موثوق ومُدقّق لبيانات البنية ثلاثية الأبعاد للجزيئات التي تحتوي عمومًا على الكربون والهيدروجين على الأقل ، وتشمل طيفًا واسعًا من الجزيئات العضوية ، والمركبات المعدنية العضوية، والمركبات العضوية المعدنية . تُكمّل هذه البيانات قواعد البيانات البلورية الأخرى ، مثل بنك بيانات البروتين (PDB)، وقاعدة بيانات البنية البلورية غير العضوية، والمركز الدولي لبيانات حيود الأشعة السينية. تُجمع البيانات عادةً باستخدام حيود الأشعة السينية، وأحيانًا باستخدام حيود الإلكترون أو حيود النيوترونات، ويُقدّمها علماء البلورات والكيميائيون من جميع أنحاء العالم . وهي متاحة مجانًا ( كما أودعها المؤلفون) على الإنترنت عبر موقع المنظمة الأم لـ CSD (CCDC، المستودع ^{[ 1 ]} ). تُشرف على CSD شركة غير ربحية تُدعى مركز بيانات كامبريدج البلورية (CCDC).

يُعدّ مركز بيانات كامبريدج البلورية ( CSD) مستودعًا واسع الانتشار لهياكل البلورات العضوية والمعدنية العضوية للجزيئات الصغيرة، وهو مخصص للعلماء. تُتاح الهياكل المودعة لدى مركز بيانات كامبريدج البلورية (CCDC) للتحميل العام عند النشر أو بموافقة المودع. كما أنها مُثرية علميًا ومُدرجة في قاعدة البيانات التي يستخدمها البرنامج الذي يُقدمه المركز. وتُتاح أيضًا مجموعات فرعية مُحددة من مركز بيانات كامبريدج البلورية مجانًا لدعم التدريس والأنشطة الأخرى. ^{[ 2 ]}

نشأت قاعدة بيانات كامبريدج للتركيب البلوري ( CCDC ) من أنشطة مجموعة علم البلورات بقيادة أولغا كينارد، الحائزة على وسام الإمبراطورية البريطانية وزميلة الجمعية الملكية، في قسم الكيمياء العضوية وغير العضوية والنظرية بجامعة كامبريدج . منذ عام 1965، بدأت المجموعة بجمع البيانات الببليوغرافية والكيميائية وبيانات التركيب البلوري المنشورة لجميع الجزيئات الصغيرة التي دُرست باستخدام حيود الأشعة السينية أو حيود النيوترونات . ومع التطورات السريعة في مجال الحوسبة في ذلك الوقت، تم ترميز هذه المجموعة إلكترونيًا وأصبحت تُعرف باسم قاعدة بيانات كامبريدج التركيبية (CSD).

كانت قاعدة بيانات CSD من أوائل قواعد البيانات العلمية الرقمية التي بدأت العمل في أي مكان في العالم، وحصلت على منح أكاديمية من مكتب المعلومات العلمية والتقنية في المملكة المتحدة، ثم من مجلس أبحاث العلوم والهندسة في المملكة المتحدة . وقد مكّنت هذه الأموال، إلى جانب الدعم المقدم من المراكز الوطنية التابعة، من تطوير قاعدة بيانات CSD والبرمجيات المرتبطة بها خلال سبعينيات وثمانينيات القرن الماضي. صدرت النسخ الأولى من نظام CSD في الولايات المتحدة وإيطاليا واليابان في أوائل سبعينيات القرن الماضي. وبحلول أوائل ثمانينيات القرن الماضي، كان نظام CSD يُوزع في أكثر من 30 دولة. وفي عام 2014، وُزّع نظام CSD على الأكاديميين في 70 دولة.

خلال ثمانينيات القرن العشرين، ازداد اهتمام شركات الأدوية والمواد الكيميائية الزراعية بنظام CSD بشكل ملحوظ. وقد أدى ذلك إلى تأسيس مركز كامبريدج لبيانات علم البلورات (CCDC) كشركة مستقلة عام 1987، بصفة قانونية كمؤسسة خيرية غير ربحية، وتخضع عملياته لإشراف مجلس إدارة دولي. وفي عام 1992، انتقل المركز إلى مبنى مُصمم خصيصاً لهذا الغرض في موقع قسم الكيمياء بالجامعة.

تقاعد كينارد من منصبه كمدير عام 1997، وخلفه ديفيد هارتلي (1997-2002) وفرانك ألين (2002-2008). عُيّن كولين غروم مديرًا تنفيذيًا من 1 أكتوبر 2008 ^{[ 3 ]} إلى سبتمبر 2017. ^{[ 4 ]} ومؤخرًا، عُيّن يورغن هارتر رئيسًا تنفيذيًا في يونيو 2018. ^{[ 5 ]}

توسّعت منتجات برمجيات مركز بيانات البلورات (CCDC) لتشمل استخدام البيانات البلورية في تطبيقات علوم الحياة وعلم البلورات. وتتولى شركة CCDC Software Limited (التي تأسست عام 1998)، وهي شركة تابعة مملوكة بالكامل للمركز، جزءًا كبيرًا من تطوير وتسويق هذه البرمجيات، وتلتزم الشركة بإعادة جميع أرباحها إلى مركز بيانات البلورات.

على الرغم من أن مركز كامبريدج للأبحاث السريرية (CCDC) هو منظمة ذاتية الإدارة، إلا أنه يحتفظ بعلاقات وثيقة مع جامعة كامبريدج ، وهو مؤسسة شريكة جامعية مؤهلة لتدريب طلاب الدراسات العليا للحصول على درجات علمية أعلى (دكتوراه، ماجستير فلسفة).

أنشأ مركز بيانات السرطان الكندية (CCDC) تطبيقات الولايات المتحدة وعمليات الدعم في الولايات المتحدة في أكتوبر 2013، ^{[ 6 ] [ 7 ]} في البداية في جامعة روتجرز، جامعة ولاية نيو جيرسي ، حيث يقع في نفس موقع بنك بيانات البروتين RCSB

يتم تحديث قاعدة بيانات CSD بحوالي 50,000 بنية جديدة سنويًا، ^{[ 8 ]} بالإضافة إلى تحسينات على المدخلات الموجودة. تُتاح المدخلات (البنى) في المستودع للجمهور فور ظهور المدخل المقابل في الأدبيات العلمية المحكمة. في الوقت نفسه، يمكن أيضًا إيداع البيانات ونشرها مباشرةً عبر قاعدة بيانات CSD دون الحاجة إلى مقال علمي مصاحب، فيما يُعرف باسم " مراسلة CSD" .

تُنشر دوريًا إحصاءات عامة حول نطاق مقتنيات مراكز الإيداع المركزي للأوراق المالية، على سبيل المثال تقرير يناير 2014. ^{[ 9 ]} اعتبارًا من يناير 2019 ، وفيما يلي ملخص الإحصائيات: ^{[ 10 ]}

اعتبارًا من يناير 2019، كانت أفضل 25 مجلة علمية من حيث نشر الهياكل في مستودع CSD هي: ^{[ 11 ]}

1. تم الإبلاغ عن 73070 بنية في الكيمياء غير العضوية.

2. تم الإبلاغ عن 62072 بنية في Dalton & J. Chem. Soc.، Dalton Trans.

3. تم الإبلاغ عن 54160 بنية في Organometallics

4. تم الإبلاغ عن 48967 بنية في J. Am. Chem. Soc.

5. تم الإبلاغ عن 42422 بنية في مجلة Acta Crystallogr. القسم E

6. تم الإبلاغ عن 32610 بنية في Chem. Eur. J.

7. تم الإبلاغ عن 29790 بنية في J. Organomet. Chem.

8. تم الإبلاغ عن 29640 بنية في Angew. Chem. Int. Ed.

9. تم الإبلاغ عن 28682 بنية في مجلة Inorg. Chim. Acta

10. تم الإبلاغ عن 28351 بنية في Chem. Commun. & J. Chem. Soc.

11. تم الإبلاغ عن 27328 مبنى في اتصالات CSD

12. تم الإبلاغ عن 26774 بنية في Acta Crystallogr. Sect. C

13. تم الإبلاغ عن 26734 بنية في مجلة Polyhedron

14. تم الإبلاغ عن 24045 بنية في Eur. J. Inorg. Chem.

15. تم الإبلاغ عن 23483 بنية في J. Org. Chem.

16. تم الإبلاغ عن 22286 بنية في Cryst. Growth Des.

تم الإبلاغ عن 22011 بنية في مجلة CrystEngComm .

18. تم الإبلاغ عن 15985 بنية في مجلة Organic Letters

19. تم الإبلاغ عن 15424 بنية في Z. Anorg. Allg. Chem.

تم الإبلاغ عن 14864 بنية في مجلة Acta Crystallogr. Sect. B

21. تم الإبلاغ عن 13909 بنية في مجلة Tetrahedron، وتم الإبلاغ عن 8597 بنية كمراسلات خاصة إلى CSD

22. تم الإبلاغ عن 12734 بنية في J. Mol. Struct.

23. تم الإبلاغ عن 11234 بنية في Tetrahedron Lett.

24. تم الإبلاغ عن 9150 بنية في Eur. J. Org. Chem.

25. تم الإبلاغ عن 8789 بنية في مجلة الكيمياء الجديدة

تمثل هذه المجلات الـ 25 ما مجموعه 704,541 من أصل 996,193 أو 70.7٪ من الهياكل الموجودة في CSD.

تُظهر هذه البيانات أن معظم البنى تُحدد بواسطة حيود الأشعة السينية، بينما تُحدد أقل من 1% من البنى بواسطة حيود النيوترونات أو حيود المساحيق . وقد حُسب عدد الإحداثيات الخالية من الأخطاء كنسبة مئوية من البنى التي تتوفر لها إحداثيات ثلاثية الأبعاد في قاعدة بيانات CSD.

تكمن أهمية ملفات عامل التركيب المذكورة أعلاه في أنه بالنسبة لهياكل CSD التي تم تحديدها بواسطة حيود الأشعة السينية والتي تحتوي على ملف هيكل، يمكن لعالم البلورات التحقق من تفسير القياسات المرصودة.

تاريخياً، نما عدد الهياكل في قاعدة بيانات CSD بمعدل أسي تقريباً، متجاوزاً عتبة 25000 هيكل في عام 1977، وعتبة 50000 هيكل في عام 1983، وعتبة 125000 هيكل في عام 1992، وعتبة 250000 هيكل في عام 2001، وعتبة 500000 هيكل في عام 2009، ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]} وعتبة 1000000 هيكل في 8 يونيو 2019. ^{[ 15 ]} الهيكل المليون الذي أضيف إلى قاعدة بيانات CSD هو الهيكل البلوري لـ 1-(7,9-diacetyl-11-methyl-6H-azepino[1,2-a]indol-6-yl)propan-2-one.

ملاحظة: تم تجميع البيانات للفترة 1923-1964 معًا في السطر الأخير من الجدول.

يُعد تنسيق ملف "Crystalographic Information file" (CIF) هو التنسيق الأساسي لإيداع بنية CSD، والذي تم اعتماده حوالي عام 1991. ^{[ 16 ]}

يمكن تنزيل ملفات CSD المودعة بصيغة CIF. كما يمكن تصدير ملفات CSD المعتمدة والمُدققة إلى مجموعة واسعة من الصيغ، بما في ذلك CIF وMOL وMol2 وPDB و SHELX وXMol، باستخدام الأدوات الموجودة في نظام CSD.

يستخدم مركز بيانات الكيمياء الجزيئية (CCDC) رمزين مختلفين للتمييز بين مجموعة البيانات المودعة ومدخل قاعدة بيانات الكيمياء الجزيئية (CSD) المُدقَّق. على سبيل المثال، تم إيداع " اتصال CSD " خاص بجزيء عضوي لدى CCDC وحصل على رقم الإيداع "CCDC-991327". يتيح هذا الرقم الوصول العام المجاني إلى البيانات كما تم إيداعها. من البيانات المودعة، تُستخرج معلومات مُحددة لإعداد مدخل CSD المُدقَّق والمُدقَّق، والذي حُدِّد له الرمز المرجعي "MITGUT". كجزء من عملية التدقيق، يُطبِّق CCDC أيضًا خوارزمية DeCIFer لمساعدة المحررين في تحديد الخصائص الكيميائية للهياكل عندما تكون هذه التمثيلات (مثل أنواع الروابط وتعيينات الشحنات، إلخ) مفقودة من ملفات CIF الأصلية المُقدَّمة. ^{[ 8 ]} يُضمَّن المدخل المُدقَّق والمُدقَّق في توزيعات نظام CSD وWebCSD، ويقتصر الوصول إليه على من يُساهمون بشكلٍ مناسب.

يمكن الاطلاع على كل مجموعة بيانات في قاعدة بيانات CSD واسترجاعها علنًا باستخدام خدمة Access Structure المجانية . من خلال هذه الخدمة المتاحة عبر متصفح الويب، يستطيع المستخدمون عرض مجموعة البيانات ثنائية وثلاثية الأبعاد، والحصول على معلومات أساسية حول بنيتها، وتنزيل مجموعة البيانات المودعة. تتوفر وظائف بحث أكثر تقدمًا ومعلومات مُنسقة عبر نظام CSD القائم على الاشتراك .

إلى جانب استخدام نظام CSD ، يمكن عرض ملفات البنية باستخدام أحد برامج الحاسوب مفتوحة المصدر العديدة مثل Jmol . وتشمل بعض البرامج المجانية الأخرى، ولكنها ليست مفتوحة المصدر، MDL Chime و Pymol و UCSF Chimera و Rasmol وWINGX، ^{[ 17 ]} كما يوفر مركز بيانات السرطان الكندية (CCDC) نسخة مجانية من برنامج العرض المرئي Mercury .

ابتداءً من عام 2015، يوفر برنامج Mercury من CCDC أيضًا وظيفة إنشاء ملف جاهز للطباعة ثلاثية الأبعاد من الهياكل الموجودة في CSD. ^{[ 18 ]}

• قاعدة بيانات علم البلورات
• الزئبق
• بنية البروتين

• مركز بيانات علم البلورات في كامبريدج (CCDC) - الموقع الأم لـ CSD