Bioisostere - Bioisostere

В медицинская химия, биоизостеры представляют собой химические заместители или группы со схожими физическими или химическими свойствами, которые в целом обладают биологическими свойствами, аналогичными другим химическим соединениям. В дизайн лекарства,^[1] Целью замены одного биоизостера на другой является улучшение желаемых биологических или физических свойств соединения без внесения значительных изменений в химическую структуру. Основное использование этого термина и его методов связано с фармацевтическими науками. Биоизостеризм используется для снижения токсичности, изменения биодоступность, или изменить активность соединения-свинца и может изменить метаболизм свинца.

Примеры

Классические биоизостеры

Классический биоизостеризм был первоначально сформулирован Джеймсом Мойром и усовершенствован Ирвинг Ленгмюр^[2] в ответ на наблюдение, что разные атомы с одинаковым валентный электрон структура имела аналогичные биологические свойства.

Например, замена водород атом с фтор атом на сайте метаболическое окисление в лекарстве-кандидате может препятствовать такому метаболизму. Поскольку атом фтора по размеру подобен атому водорода, общая топология молекулы существенно не изменяется, оставляя неизменной желаемую биологическую активность. Однако из-за заблокированного пути метаболизма кандидат в лекарство может иметь более длительный период полувыведения.

• Прокаинамид, амид, имеет большую продолжительность действия, чем Прокаин, сложный эфир, из-за изостерической замены сложного эфира кислород с азот атом.^[3] Прокаинамид является классическим биоизостером, потому что валентная электронная структура двузамещенного атома кислорода такая же, как и у тризамещенного атома азота, как показал Ленгмюр.

Другой пример: халконы биоизостеры. Изменяя определенные заместители, также изменяются фармакологическая активность халкона и его токсичность.^[4]

Неклассические биоизостеры

Неклассические биоизостеры могут во многих отношениях отличаться от классических биоизостеров, но при этом сохраняют акцент на обеспечении аналогичных стерических свойств и электронного профиля исходной функциональной группе. В то время как классические биоизостеры обычно сохраняют большую часть тех же структурных свойств, неклассические биоизостеры гораздо больше зависят от специфических потребностей связывания рассматриваемого лиганда и могут заменять линейную функциональную группу на циклический фрагмент, алкильную группу на сложный гетероатомный фрагмент или другие изменения, выходящие далеко за рамки простого переключения атома на атом.

Например, группа хлора -Cl часто может быть заменена трифторметилом -CF₃ группой или циано-C≡N группой, но в зависимости от конкретной используемой молекулы замена может привести к небольшому изменению активности, либо к увеличению или уменьшению аффинности или эффективности, в зависимости от того, какие факторы важны для связывания лиганда с целевым белком . Другой пример - ароматические кольца, фенил -C₆ЧАС₅ кольцо часто можно заменить другим ароматическим кольцом, таким как тиофен или же нафталин которые могут повысить эффективность, изменить специфичность связывания или уменьшить метаболически лабильные сайты в молекуле, что приведет к лучшим фармакокинетическим свойствам.

• Аллоксантин является ингибитором ксантиноксидаза. Это также изостера ксантин, нормальный субстрат для фермент.^[5] Аллоксантин считается неклассическим биоизостером из-за изменения каркаса.

Силафлуофен - изостер пиретроидных инсектицидов.

• Силафлуофен является кремнийорганический аналог пиретроид инсектицид Этофенпрокс, в котором углеродный центр заменен изостерическим кремнием, и, кроме того, один атом водорода заменен изостерическим атомом фтора.^[6]

Другие приложения

Биоизостеры некоторых запатентованный соединения могут быть обнаружены автоматически и использованы для обхода Структура Маркуша патентные притязания. Было предложено, чтобы ключ силовое поле особенности, то есть фармакофор, быть запатентованным.^[7]

Рекомендации

1. Натан Браун. Биоизостеры в медицинской химии. Вайли-ВЧ, 2012, п. 237. ISBN  978-3-527-33015-7
2. Мэнвелл, Николас А. (2011). «Сводка некоторых недавних тактических применений Bioisosteres в дизайне лекарств». J. Med. Chem. 54 (8): 2529–2591. Дои:10.1021 / jm1013693. PMID  21413808.
3. Всесторонний обзор аптек, 6-е издание, Леон Шаргель, Алан Х. Мутник, стр.264
4. Гомес, Марсело Н. (2017). «Производные халкона: многообещающие отправные точки для разработки лекарств». Молекулы. 22 (8): 1210. Дои:10.3390 / молекулы22081210. ЧВК  6152227. PMID  28757583.
5. Всесторонний обзор аптек, 6-е издание, Леон Шаргель, Алан Х. Мутник, стр.264
6. Шоуэлл, Г. А .; Миллс, Дж. С. (2003). "Проблемы химии в оптимизации свинца: изостеры кремния в открытии лекарств". Открытие наркотиков сегодня. 8 (12): 551–556. Дои:10.1016 / S1359-6446 (03) 02726-0.
7. Гарднер, Стив; Винтер, Энди. «Помимо Маркуша - защитное действие, а не химическая структура» (PDF). Cresset Group. Архивировано из оригинал (PDF) 4 марта 2016 г.. Получено 15 января 2015.