Mala molekula

U molekularnoj biologiji i farmakologiji, malie molekule ili mikromolekula je molekula male molekulske težine (≤ 1000 daltona

Većina [oralnih] lijekova iz općeg referentnog skupa ima molekularne težine ispod 550. Nasuprot tome, raspodjela molekularnih težina oralnih antibakterijskih sredstava je bimodalna: 340–450 Da, ali s drugom grupom u rasponu molekularnih težina od 700–900.

^[1]) Organski spoj koji može regulirati biološki proces, veličine reda veličine 1 nm. Mnogi lijekovi su male molekule; termini su ekvivalentni u literaturi. Veće strukture kao što su nukleinske kiseline i proteinI, a mnogi polisaharidi nisu male molekule, iako se njihovi sastavni monomeri (ribo- ili dezoksiribonukleotidi, aminokiseline, odnosno monosaharidi) često smatraju malim molekulama. Male molekule mogu se koristiti kao istraživački alati za ispitivanje biološke funkcije, kao i vodi u razvoju novih terapeutskih sredstava. Neki mogu inhibirati specifičnu funkciju proteina ili poremetiti interakciju protein-protein.^[2]

Farmakologija obično ograničava termin "mali molekul" na molekule koje vežu specifične biološke makromolekule i djeluju kao efektor, mijenjajući aktivnost ili funkciju mete. Male molekule mogu imati različite biološke funkcije ili primjene, služeći kao molekule ćelijske signalizacije, lijekovi u medicini, pesticidi u poljoprivredi i u mnogim drugim ulogama. Ovi spojevi mogu biti prirodni (kao što su sekundarni metaboliti) ili vještački (kao što su antivirusni lijekovi); mogu imati blagotvoran učinak protiv bolesti (kao što su lijekovi) ili mogu biti štetni (kao što su teratogeni i kancerogeni.

Granična vrijednost molekularne težine

Gornja granica molekularne težine za malu molekulu je približno 900 daltona, što omogućava brzu difuziju kroz ćelijske membrane tako da može doći do intraćelijskih mjesta djelovanja.^[1][3] Ova granična molekularna težina je također neophodan, ali nedovoljan uvjet za oralnu bioraspoloživost jer omogućava transćelijski transport kroz crijevne epitelne ćelije. Pored crijevne permeabilnosti, molekula mora imati i razumno brzu brzinu rastvaranja u vodi, adekvatnu topljivost u vodi i umjeren do nizak metabolizam prvog prolaska. Nešto niža granična molekularna težina od 500 daltona (kao dio "pravila pet") preporučena je za kandidate za oralne lijekove malih molekula na osnovu zapažanja da su stope kliničkog odustajanja značajno smanjene ako se molekularna težina održava ispod ove granice.^[4][5]

Lijekovi

Glavni članak: Farmaceutski lijek

Većina farmaceutskih proizvoda su male molekule, iako neki lijekovi mogu biti proteini (npr. insulin i drugi biološki medicinski proizvod). Izuzev terapeutskih antitijela, mnogi proteini se degradiraju ako se primjenjuju oralno i najčešće ne mogu proći kroz ćelijsku membranu. Male molekule se vjerovatnije apsorbiraju, iako se neke od njih apsorbiraju tek nakon oralne primjene ako se daju kao prolijekovi. Jedna prednost koju lijekovi malih molekula (SMD) imaju u odnosu na "velike molekule" biološke lijekove je ta što se mnoge male molekule mogu uzimati oralno, dok biološki lijekovi uglavnom zahtijevaju injekciju ili drugu parenteralnu primjenu ^[6] Lijekovi malih molekula su također obično jednostavniji za proizvodnju i jeftiniji za kupca. Nedostatak je što se ne mogu svi ciljevi modificirati lijekovima malih molekula; bakterije i rak su često otporni na njihove efekte.^[7]

Sekundarni metaboliti

Razni organizmi, uključujući bakterije, gljive i biljke, proizvode male molekule sekundarne metabolite, poznate i kao prirodni proizvodi, koji imaju ulogu u ćelijskoj signalizaciji, pigmentaciji i odbrani od predatora. Sekundarni metaboliti su bogat izvor biološki aktivnih spojeva i stoga se često koriste kao istraživački alati i vodili za otkrivanje lijekova.^[8] Primjeri sekundarnih metabolita uključuju:

• Alkaloidi
• Glikozidi
• Lipidi
• Neribosomski peptidi, kao što je aktinomicin-D
• Fenazini
• Prirodni fenoli (uključujući flavonoide)
• Poliketid
• Terpeni i terpenoidi, uključujući steroide
• Tetrapiroli.

Istraživački alati

Primjer kulture ćelija male molekule kao alata umjesto proteina. U kulturi ćelija da bi se dobili pankreasne loze iz mezodermnih matičnih ćelija, signalni put retinske kiseline mora biti aktiviran dok je put sonični jež inhibiran, što se može postići dodavanjem u medij za rast anti-shh antitijela, interagirajući protein soničnog ježa ili ciklopamina, gdje su prve dvije molekule proteini, a posljednja mala molekula.^[9]

Enzimi i receptori se često aktiviraju ili inhibiraju endogeni protein, ali mogu biti inhibirani i endogenim ili egzogenim inhibitorima malih molekula ili aktivatori, koji se mogu vezati za aktivno mjesto ili za alosterno mjesto.

Primjer je teratogeni i kancerogeni forbol 12-miristat 13-acetat, koji je biljni terpen koji aktivira pfrotein kinazu C, što podstiče rak, što ga čini korisnim istraživačkim alatom.^[10] Također postoji interes za stvaranje malih molekula umjetnih transkripcijskih faktora za regulaciju ekspresija gena, primjeri uključuju ključnolol (molekulu u obliku ključa).^[11]

Vezivanje liganda može se okarakterizirati korištenjem različitih analitičkih tehnika kao što su rezonanca površinskog plazmona, mikroskalna termoforeza^[12] ili interferometrija dvostruke polarizacije za kvantificiranje afiniteta reakcije i kinetička svojstva, kao i svih induciranih promjena konformacije.

Antigenomska terapija

Malomolekularna antigenomska terapija, ili SMAT, odnosi se na tehnologiju bioodbrana koje ciljaju DNK potpise pronađene u mnogim biološkim ratnim agensima. SMAT su novi lijekovi širokog spektra koji objedinjuju antibakterijske, antivirusne i antimalarijske aktivnosti u jednu terapiju koja nudi značajne uštede i logističke prednosti za ljekare i vojsku.^[13]

Također pogledajte

• Farmakologija
• Sličnost lijeku
• Lipinskijevo pravilo pet
• Metabolit
• Hemogenomika
• Neurotransmiter
• Peptidomimetik
• Makromolekula