Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Дәрілік химияда биоизостериктер - ұқсас физикалық немесе химиялық қасиеттері бар химиялық алмастырушылар немесе топтар, олар бір химиялық қосылыста ұқсас биологиялық қасиеттерді тудырады. Дәрілік заттарды жобалауда бір биоизостерді екіншісіне ауыстырудың мақсаты химиялық құрылымында елеулі өзгерістер жасамай, қосылыстың қажетті биологиялық немесе физикалық қасиеттерін арттыру болып табылады. Бұл терминнің негізгі қолданылуы және оның әдістері фармацевтикалық ғылымдарға қатысты. Биоизостеризм токсикалық әсерін азайту, биожетімділікті өзгерту немесе қорғасын қосылысының белсенділігін өзгерту үшін қолданылады және қорғасынның метаболизмін өзгерте алады.
Chemical groups which can be substituted to enhance therapeutic activity of drugs
In medicinal chemistry, bioisosteres are chemical substituents or groups with similar physical or chemical properties which produce broadly similar biological properties in the same chemical compound. In drug design, the purpose of exchanging one bioisostere for another is to enhance the desired biological or physical properties of a compound without making significant changes in chemical structure. The main use of this term and its techniques are related to pharmaceutical sciences. Bioisosterism is used to reduce toxicity, change bioavailability, or modify the activity of the lead compound, and may alter the metabolism of the lead.
Классикалық биоизостерилер
Классикалық биоизостеризмді бастапқыда Джеймс Моир тұжырымдап, Ирвинг Лангмуир әр түрлі атомдардың бірдей валентті электрондық құрылымы бар ұқсас биологиялық қасиеттерге ие екендігі туралы байқауға жауап ретінде жетілдірді. Мысалы, дәрілік зат кандидатында метаболиттік тотығу орнында сутек атомын фтор атомымен ауыстыру мұндай метаболизмнің орын алуына жол бермеуі мүмкін. Фтор атомы сутек атомына ұқсас болғандықтан, молекуланың жалпы топологиясына айтарлықтай әсер етпейді, сондықтан қажетті биологиялық белсенділікке әсер етпейді. Алайда, метаболизм жолының бұзылуынан препараттың жартылай жойылу ұзақтығы ұзартылуы мүмкін. Прокаинамид, амид, прокаинге қарағанда ұзақ әрекет етеді, өйткені эфирлік оттегіне азот атомымен ауыстырылады. Лангмуир көрсеткендей, прокаинамид классикалық биоизостер болып табылады, өйткені диспенсияланған оттегі атомның валентті электрондық құрылымы триспенсияланған азот атомымен бірдей. Тағы бір мысал бактерияға қарсы шатырлар сериясында көрінеді. Кейбір зауытты заттарды өзгерту арқылы, халконның фармакологиялық белсенділігі мен оның уыттылығы да өзгертіледі.
Classical bioisosterism was originally formulated by James Moir and refined by Irving Langmuir as a response to the observation that different atoms with the same valence electron structure had similar biological properties. For example, the replacement of a hydrogen atom with a fluorine atom at a site of metabolic oxidation in a drug candidate may prevent such metabolism from taking place. Because the fluorine atom is similar in size to the hydrogen atom the overall topology of the molecule is not significantly affected, leaving the desired biological activity unaffected. However, with a blocked pathway for metabolism, the drug candidate may have a longer half life. Procainamide, an amide, has a longer duration of action than Procaine, an ester, because of the isosteric replacement of the ester oxygen with a nitrogen atom. Procainamide is a classical bioisostere because the valence electron structure of a disubstituted oxygen atom is the same as a trisubstituted nitrogen atom, as Langmuir showed. Another example is seen in a series of anti bacterial chalcones. By modifying certain substituents, the pharmacological activity of the chalcone and its toxicity are also modified.
Классикалық емес биоизостерилер
Классикалық емес биоизостералар классикалық биоизостералардан көптеген жолдармен ерекшеленуі мүмкін, бірақ бастапқы функционалдық топқа ұқсас стерикалық және электрондық профильді қамтамасыз етуге назар аударады. Классикалық биоизостерилер әдетте бірдей құрылымдық қасиеттерді сақтайтын болса, классикалық емес биоизостерилер сұрақталған лигандтың нақты байланысу қажеттіліктеріне көбірек тәуелді және циклдік бөлігін сызықтық функционалдық топпен, күрделі гетероатомдық бөлігін алкил тобымен немесе қарапайым атомды атомға ауыстырудан тыс өзге де өзгерістермен алмастыра алады. Мысалы, хлоридті Cl тобы жиі трифторметил CF3 тобымен немесе циано CN тобымен ауыстырылуы мүмкін. Қолданылған молекулаға байланысты, алмастыру белсенділіктің аз өзгеруіне немесе мақсатты белокқа лигандты байлау үшін маңызды факторларға байланысты аффинділік немесе тиімділіктің артуы немесе төмендеуіне әкелуі мүмкін. Тағы бір мысал - ароматтық сақиналар, онда фенил C6H5 сақинасы жиі тиофен немесе нафтален сияқты басқа ароматтық сақинамен ауыстырылуы мүмкін, бұл тиімділікті жақсартады, байланысудың ерекшелігін өзгертеді немесе молекуладағы метаболикалық лабильді сайттарды азайтады, нәтижесінде жақсы фармакокинетикалық қасиеттер пайда болады. Алоксантин - ксантин оксидазасының ингибиторы. Сонымен қатар, ол ферменттің қалыпты субстраты ксантиннің изостері болып табылады. Алоксантин эстафетаның өзгеруіне байланысты классикалық емес биоизостерин болып саналады. Силафлуофен - пиретроидты инсектицидтің органосиликатты аналогы, онда көміртек орталығы изостериялық кремниймен ауыстырылды, сонымен қатар, бір сутек атомы изостериялық фтор атомымен ауыстырылды.
Non classical bioisosteres may differ in a multitude of ways from classical bioisosteres, but retain the focus on providing similar sterics and electronic profile to the original functional group. Whereas classical bioisosteres commonly conserve much of the same structural properties, nonclassical bioisosteres are much more dependent on the specific binding needs of the ligand in question and may substitute a linear functional group for a cyclic moiety, an alkyl group for a complex heteroatom moiety, or other changes that go far beyond a simple atom for atom switch. For example, a chloride Cl group may often be replaced by a trifluoromethyl CF3 group or by a cyano C≡N group. Depending on the particular molecule used, the substitution may result in little change in activity, or either increased or decreased affinity or efficacy depending on what factors are important for ligand binding to the target protein. Another example is aromatic rings, where a phenyl C6H5 ring can often be replaced by a different aromatic ring such as thiophene or naphthalene which may improve efficacy, change specificity of binding or reduce metabolically labile sites on the molecule, resulting in better pharmacokinetic properties. Alloxanthine is an inhibitor of xanthine oxidase. It is also an isostere of xanthine, the normal substrate for the enzyme. Alloxanthine is considered a non classical bioisostere because of the scaffold change. Silafluofen is an organosilicon analogue of pyrethroid insecticide Etofenprox, wherein a carbon center has been replaced by isosteric silicon, and in addition, one hydrogen atom is replaced by isosteric fluorine atom.
Басқа қолданбалар
Кейбір патенттелген қосылыстардың биоизостералары автоматты түрде анықталуы және Маркуш құрылымы патентінің талаптарын айналып өту үшін пайдаланылуы мүмкін. Оның орнына негізгі күш өрісінің ерекшеліктері, яғни фармакофор патенттелсін деп ұсынылды.
Bioisosteres of some patented compounds can be discovered automatically and used to circumvent Markush structure patent claims. It has been proposed that key force field features, that is the pharmacophore, be patented instead.