Lille molekyle - Small molecule

Inden for molekylærbiologi og farmakologi er et lille molekyle en lav molekylvægt (<900 dalton ) organisk forbindelse, der kan regulere en biologisk proces med en størrelse i størrelsesordenen 1 nm. Mange lægemidler er små molekyler. Større strukturer, såsom nukleinsyrer og proteiner , og mange polysaccharider er ikke små molekyler, selvom deres sammensatte monomerer (henholdsvis ribo- eller deoxyribonukleotider, aminosyrer og monosaccharider) ofte betragtes som små molekyler. Små molekyler kan bruges som forskningsværktøjer til at undersøge biologisk funktion såvel som ledere i udviklingen af ​​nye terapeutiske midler . Nogle kan hæmme en bestemt funktion af et protein eller forstyrre protein-protein-interaktioner .

Farmakologi begrænser sædvanligvis udtrykket "lille molekyle" til molekyler, der binder specifikke biologiske makromolekyler og fungerer som en effektor og ændrer målets aktivitet eller funktion. Små molekyler kan have en række biologiske funktioner eller anvendelser, der fungerer som cellesignalerende molekyler, medicin inden for medicin , pesticider i landbruget og i mange andre roller. Disse forbindelser kan være naturlige (såsom sekundære metabolitter ) eller kunstige (såsom antivirale lægemidler ); de kan have en gavnlig virkning mod en sygdom (såsom stoffer ) eller kan være skadelige (såsom teratogener og kræftfremkaldende stoffer ).

Molekylær vægtafskæring

Den øvre molekylvægtgrænse for et lille molekyle er ca. 900 dalton, hvilket giver mulighed for hurtigt at diffundere over cellemembraner, så det kan nå intracellulære virkningssteder. Denne afskæring af molekylvægt er også en nødvendig, men utilstrækkelig betingelse for oral biotilgængelighed, da den muliggør transcellulær transport gennem tarmepitelceller . Ud over tarmpermeabilitet skal molekylet også have en rimelig hurtig opløsningshastighed i vand og tilstrækkelig vandopløselighed og moderat til lav førstepassage-metabolisme . En noget lavere molekylvægt cutoff på 500 dalton (som en del af " reglen om fem ") er blevet anbefalet til orale småmolekyle lægemiddelkandidater baseret på den iagttagelse, at kliniske slidhastigheder reduceres signifikant, hvis molekylvægten holdes under denne grænse.

Narkotika

Yderligere oplysninger: Farmaceutisk lægemiddel

De fleste lægemidler er små molekyler, selvom nogle lægemidler kan være proteiner (f.eks. Insulin og andre biologiske medicinske produkter ). Med undtagelse af terapeutiske antistoffer nedbrydes mange proteiner, hvis de administreres oralt og kan ofte ikke krydse cellemembraner . Små molekyler absorberes mere sandsynligt, skønt nogle af dem kun absorberes efter oral indgivelse, hvis de gives som prodrugs . En fordel med små molekylære lægemidler (SMD'er) frem for "store molekyler" biologer er, at mange små molekyler kan tages oralt, mens biologiske stoffer generelt kræver injektion eller anden parenteral administration.

Sekundære metabolitter

En række organismer, herunder bakterier, svampe og planter, producerer sekundære metabolitter med små molekyler, også kendt som naturlige produkter , som spiller en rolle i cellesignalering, pigmentering og i forsvar mod predation. Sekundære metabolitter er en rig kilde til biologisk aktive forbindelser og bruges derfor ofte som forskningsværktøjer og ledere til lægemiddelopdagelse. Eksempler på sekundære metabolitter inkluderer:

Forskningsværktøjer

Cellekultureksempel på et lille molekyle som et værktøj i stedet for et protein. I cellekultur for at opnå en pancreasafstamning fra mesodermale stamceller skal retinsyre- signalvejen aktiveres, mens den soniske pindsvin- pathway hæmmes, hvilket kan gøres ved at tilføje til medierne anti-shh- antistoffer , Hedgehog-interagerende protein eller cyclopamin , hvor de første to molekyler er proteiner og den sidste et lille molekyle.

Enzymer og receptorer aktiveres ofte eller inhiberes af endogent protein , men kan også inhiberes af endogene eller eksogene småmolekyleinhibitorer eller aktivatorer , som kan binde til det aktive sted eller på det allosteriske sted .

Et eksempel er teratogen og kræftfremkaldende phorbol 12-myristat 13-acetat , som er en planteterpen, der aktiverer proteinkinase C , som fremmer kræft, hvilket gør det til et nyttigt efterforskningsværktøj. Der er også interesse for at skabe små molekylers kunstige transkriptionsfaktorer for at regulere genekspression , eksempler inkluderer wrenchnolol (et skruenøgleformet molekyle).

Binding af ligand kan karakteriseres ved anvendelse af en række analytiske teknikker, såsom overfladeplasmonresonans , mikroskala-termoforese eller dobbelt polarisationsinterferometri til at kvantificere reaktionsaffiniteter og kinetiske egenskaber og også eventuelle inducerede konformationsændringer .

Anti-genomisk terapi

Anti-genomisk terapi til små molekyler , eller SMAT, henviser til en biodefense- teknologi, der er målrettet mod DNA- signaturer, der findes i mange biologiske krigsføringsmidler . SMAT'er er nye bredspektrede lægemidler, der forener antibakterielle, antivirale og anti-malariske aktiviteter til en enkelt terapeutisk behandling, der giver betydelige omkostningsfordele og logistiske fordele for læger og militæret.

Se også

Referencer

eksterne links