macro_lactone_toolkit

macro_lactone_toolkit 是一个正式可安装的 Python 包，用于 12-20 元有效大环内酯的识别、环编号、侧链裂解和简单拼接回组装。

核心能力

• 默认自动识别 12-20 元有效大环内酯，也允许显式指定 ring_size
• 环编号规则固定为：
  • 位置 1 = 内酯羰基碳
  • 位置 2 = 环上的酯键氧
  • 位置 3-N = 沿统一方向连续编号
• 侧链裂解同时输出两套 SMILES：
  • fragment_smiles_labeled，例如 [5*]
  • fragment_smiles_plain，例如 *
• dummy 原子与连接原子的原始键型保持一致
• 提供正式 CLI：
  • macro-lactone-toolkit analyze
  • macro-lactone-toolkit number
  • macro-lactone-toolkit fragment

环境

推荐使用 pixi，项目已固定到 Python 3.12，并支持 osx-arm64 与 linux-64。

pixi install
pixi run pytest
pixi run python -c "import macro_lactone_toolkit"

Python API

from macro_lactone_toolkit import MacroLactoneAnalyzer, MacrolactoneFragmenter

analyzer = MacroLactoneAnalyzer()
valid_ring_sizes = analyzer.get_valid_ring_sizes("O=C1CCCCCCCCCCCCCCO1")

fragmenter = MacrolactoneFragmenter()
numbering = fragmenter.number_molecule("O=C1CCCCCCCCCCCCCCO1")
result = fragmenter.fragment_molecule("O=C1CCCC(C)CCCCCCCCCCO1", parent_id="mol_001")

CLI

单分子分析：

pixi run macro-lactone-toolkit analyze --smiles "O=C1CCCCCCCCCCCCCCO1"
pixi run macro-lactone-toolkit number --smiles "O=C1CCCCCCCCCCCCCCO1"
pixi run macro-lactone-toolkit fragment --smiles "O=C1CCCC(C)CCCCCCCCCCO1" --parent-id mol_001

CSV 批处理：

pixi run macro-lactone-toolkit fragment \
  --input molecules.csv \
  --output fragments.csv \
  --errors-output fragment_errors.csv

默认读取 smiles 列；若存在 id 列则将其作为 parent_id，否则自动生成 row_<index>。

MacrolactoneDB 验证模块

用于对 MacrolactoneDB 数据库进行抽样验证、分类、侧链断裂和数据库存储。

验证脚本使用

# 基本使用（10% 分层抽样）
pixi run python scripts/validate_macrolactone_db.py \
  --input data/MacrolactoneDB/ring12_20/temp.csv \
  --output validation_output \
  --sample-ratio 0.1

# 处理全量数据
pixi run python scripts/validate_macrolactone_db.py \
  --input data/MacrolactoneDB/ring12_20/temp.csv \
  --output validation_output \
  --sample-ratio 1.0

# 指定列名（如果 CSV 列名不同）
pixi run python scripts/validate_macrolactone_db.py \
  --input data.csv \
  --output validation_output \
  --id-col ml_id \
  --chembl-id-col IDs \
  --smiles-col smiles

输出结构

validation_output/
├── README.md                    # 目录说明
├── fragments.db                 # SQLite 数据库
├── summary.csv                  # 汇总表（含 ml_id, chembl_id）
├── summary_statistics.json      # 统计信息
├── ring_size_12/                # 按环大小组织
├── ring_size_13/
...
└── ring_size_20/
    ├── standard/
    │   ├── numbered/            # 带编号的环图（文件名使用 ml_id）
    │   │   └── {ml_id}_numbered.png
    │   └── sidechains/          # 片段图
    │       └── {ml_id}/
    │           └── {ml_id}_frag_{n}_pos{pos}.png
    ├── non_standard/original/
    └── rejected/original/

数据库查询示例

# 查看表结构
sqlite3 validation_output/fragments.db ".tables"

# 查询标准大环内酯
sqlite3 validation_output/fragments.db \
  "SELECT ml_id, chembl_id, ring_size, num_sidechains \
   FROM parent_molecules \
   WHERE classification='standard_macrolactone' LIMIT 5;"

# 查询片段
sqlite3 validation_output/fragments.db \
  "SELECT fragment_id, cleavage_position, dummy_isotope \
   FROM side_chain_fragments \
   WHERE ml_id='ML00000001';"

# 按环大小统计
sqlite3 validation_output/fragments.db \
  "SELECT ring_size, COUNT(*) FROM parent_molecules GROUP BY ring_size;"

关键字段说明

字段	说明
ml_id	MacrolactoneDB 唯一 ID（如 ML00000001），用于文件命名
chembl_id	原始 CHEMBL ID（如 CHEMBL94657），可能为空
classification	standard_macrolactone / non_standard_macrocycle / not_macrolactone
dummy_isotope	裂解位置编号，用于片段重建
cleavage_position	环上的断裂位置

Legacy Scripts

scripts/ 目录保留为薄封装或迁移提示，不再承载核心实现。正式接口以 macro_lactone_toolkit.* 与 macro-lactone-toolkit CLI 为准。