Кіріспе
Молекулалық биология мен фармакологияда шағын молекула немесе микромолекула – молекулалық салмағы 1000 дальтонға тең немесе одан кем (≤ 1000 дальтон) болатын, биологиялық процесті реттейтін, шамамен 1 нм көлемдегі органикалық қосылыс. Көптеген дәрілер шағын молекулалар болып табылады; бұл терминдер әдебиетте мағынасы бірдей қолданылады. Нуклеин қышқылы мен ақуыздар сияқты ірі құрылымдар, сондай-ақ көптеген полисахаридтер шағын молекулалар емес, бірақ олардың құрамындағы мономерлер (тиісінше рибо- немесе дезоксирибонуклеотидтер, аминқышқылы және моносахаридтер) көбінесе шағын молекулалар саналады. Шағын молекулалар биологиялық функцияларды зерттеу құралы ретінде, сондай-ақ жаңа терапиялық заттарды әзірлеуде бастапқы нүкте ретінде қолданылуы мүмкін. Олардың кейбіреулері ақуыздың белгілі бір функциясын тежеуге немесе ақуыз-ақуыз өзара әрекеттесуін бұзуға қабілетті. Фармакологияда "шағын молекула" термині көбінесе белгілі бір биологиялық макромолекулалармен байланысып, нысананың белсенділігін немесе функциясын өзгертетін әсер ететін молекулаларға ғана қолданылады. Шағын молекулалардың биологиялық функциялары мен қолданылулары алуан түрлі: жасуша сигнализациясы молекулалары, медицинадағы дәрілер, егін шаруашылығындағы пестицидтер және т.б. Бұл қосылыстар табиғи (мысалы, екіншілік метаболиттер) немесе жасанды (мысалы, вирустық қарсы дәрілер) болуы мүмкін; олар ауруға қарсы тиімді әсер ете алады (мысалы, дәрілер) немесе зиянды болуы мүмкін (мысалы, тератогендер мен канцерогендер).
In molecular biology and pharmacology, a small molecule or micromolecule is a low molecular weight (≤ 1000 daltons) organic compound that may regulate a biological process, with a size on the order of 1 nm. Many drugs are small molecules; the terms are equivalent in the literature. Larger structures such as nucleic acids and proteins, and many polysaccharides are not small molecules, although their constituent monomers (ribo or deoxyribonucleotides, amino acids, and monosaccharides, respectively) are often considered small molecules. Small molecules may be used as research tools to probe biological function as well as leads in the development of new therapeutic agents. Some can inhibit a specific function of a protein or disrupt protein–protein interactions. Pharmacology usually restricts the term "small molecule" to molecules that bind specific biological macromolecules and act as an effector, altering the activity or function of the target. Small molecules can have a variety of biological functions or applications, serving as cell signaling molecules, drugs in medicine, pesticides in farming, and in many other roles. These compounds can be natural (such as secondary metabolites) or artificial (such as antiviral drugs); they may have a beneficial effect against a disease (such as drugs) or may be detrimental (such as teratogens and carcinogens).
Молекулалық салмақ шегі
Кішкентай молекуланың жоғарғы молекулалық салмағы шамамен 900 дальтонды құрайды, бұл оның жасуша мембраналары арқылы жылдам таралуына мүмкіндік береді, соның арқасында ол жасуша ішіндегі әсер ету орындарына жете алады. Бұл молекулалық салмақ шегі ауыздық биожетімділік үшін қажетті, бірақ онымен қанағаттану жеткіліксіз, себебі ол ішек эпителий жасушалары арқылы трансклеткалық тасымалдауға мүмкіндік береді. Ішек өткізгіштігімен қатар, молекула суға оңай еритін, суда жеткілікті мөлшерде еритін және бірінші өту метаболизмі орташадан төмен болуы керек. Клиникалық жоғалу көрсеткіштері молекулалық салмақ осы шектен төмен ұсталғанда айтарлықтай төмендейтіні байқалғандықтан, ауызға қабылдауға арналған кішкентай молекулалы препараттар үшін 500 дальтондық (бес ереженің) төмен молекулалық салмақ шегі ұсынылған.
Есірткілер
Фармацевтикалық препараттардың көпшілігі шағын молекулалар болып табылады, бірақ кейбір дәрілер ақуыздардан тұруы мүмкін (мысалы, инсулин және басқа да биологиялық медициналық өнімдер). Терапевтік антиденелерді қоспағанда, көптеген ақуыздар ауыз жолымен қолданғанда ыдырайды және көбінесе жасушалық мембранадан өте алмайды. Шағын молекулалар сіңуге бейім, бірақ олардың кейбіреулері тек оральды түрде берілген кезде ғана сіңіріледі. Шағын молекулалы дәрілердің ("үлкен молекулалы" биологиялық препараттарға қарағанда) бір артықшылығы – көптеген шағын молекулаларды ауыз арқылы қабылдауға болады, ал биологиялық препараттар көбінесе инъекция немесе басқа парентеральді енгізуді қажет етеді. Шағын молекулалы дәрілерді өндіру әдетте жеңіл және сатып алушы үшін арзан. Бірақ бір кемшілігі бар – барлық нысаналарды шағын молекулалы дәрілермен өзгерту мүмкін емес; бактериялар мен қатерлі ісіктер көбінесе олардың әсеріне қарсы тұрады.
Зерттеу құралдары
Ферменттер мен рецепторлар көбінесе эндогенді ақуыздармен белсендіріледі немесе тежеледі, бірақ оларды белсенді орынға немесе аллостериялық орынға байланыстыратын эндогенді немесе экзогенді шағын молекулалы тежегіштер немесе активаторлар да тежеуі мүмкін. Мысалы, тератогендік және канцерогендік форбол 12-миристат 13-ацетат – ракты дамытуға көмектесетін протеинкиназа С-ны белсендіретін өсімдіктер терпені, осылайша оны зерттеу үшін пайдалы құралға айналдырады. Ген экспрессиясын реттеу үшін шағын молекулалық жасанды транскрипция факторларын жасауға да қызығушылық бар, мысалы, винчнолол (кілт тәрізді пішіндес молекула). Лигандтың байланысын сипаттау үшін әртүрлі талдау техникаларын қолдануға болады, мысалы, беттік плазмондық резонанс, микромасштабты термофорез немесе екі поляризациялық интерферометрия, реакцияның байланыс күші мен кинетикалық қасиеттерін, сондай-ақ туындаған конформациялық өзгерістерді анықтау үшін.
Антигеномдық терапия
Кіші молекулалық антигеномдық терапия, немесе SMAT – көптеген биологиялық қару-жарақтарда кездесетін ДНК ерекшеліктерін бағыттайтын биоқорғаныс технологиясы. SMAT – жаңа, кең спектрлі препараттар, олар бактерияға, вирустарға және безгекке қарсы әрекеттерді бір терапиялық құралға біріктіреді, соның арқасында дәрігерлер мен әскерилер үшін айтарлықтай экономиялық пайда мен логистикалық жеңілдіктерге қол жеткізеді.