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小分子

分子生物学および薬理学の分野では、 小分子は低分子量(900ダルトン)の有機化合物であり、1 nm程度のサイズの生物学的プロセスを制御します。多くの薬物は小分子です。核酸やタンパク質などのより大きな構造、および多くの多糖類は小分子ではありませんが、その構成モノマー(それぞれ、リボまたはデオキシリボヌクレオチド、アミノ酸、および単糖類)は小分子と見なされます。小分子は、新しい治療薬の開発をリードするだけでなく、生物学的機能を調査するための研究ツールとして使用できます。タンパク質の特定の機能を阻害したり、タンパク質間相互作用を破壊したりするものもあります。

薬理学では、通常、「小分子」という用語を特定の生体高分子に結合し、エフェクターとして作用して標的の活性または機能を変化させる分子に​​限定しています。小分子はさまざまな生物学的機能または用途を持ち、細胞シグナル伝達分子、薬の薬、農業の殺虫剤、および他の多くの役割を果たします。これらの化合物は、天然(二次代謝産物など)または人工(抗ウイルス薬など)の場合があります。それらは病気(薬など)に対して有益な効果があるか、有害(催奇形物質や発がん物質など)である可能性があります。

分子量カットオフ

小分子の分子量の上限は約900ダルトンであり、これにより細胞膜を急速に拡散して細胞内作用部位に到達する可能性があります。この分子量カットオフも必要ですが、腸上皮細胞を介した経細胞輸送を可能にするため、経口バイオアベイラビリティには不十分な条件です。腸の透過性に加えて、分子は、適度に速い水への溶解速度と適切な水溶性、および中程度から低度の初回通過代謝も持たなければなりません。分子量がこの制限を下回った場合、臨床的消耗率が大幅に低下するという観察に基づいて、500ダルトンのやや低い分子量カットオフ(「5つの規則」の一部として)が経口小分子薬候補として推奨されています。

薬物

ほとんどの医薬品は小分子ですが、一部の薬物はタンパク質(インスリンやその他の生物医学製品など)になります。治療用抗体を除き、多くのタンパク質は経口投与すると分解され、ほとんどの場合細胞膜を通過できません。小分子は吸収される可能性が高くなりますが、プロドラッグとして投与された場合、経口投与後にのみ吸収されるものもあります。小分子薬(SMD)が「大分子」生物製剤より優れている1つの利点は、多くの小分子を経口摂取できることです。一方、生物製剤は一般に注射または別の非経口投与を必要とします。

二次代謝産物

細菌、菌類、植物などのさまざまな生物は、天然産物としても知られる小分子の二次代謝産物を生成し、細胞のシグナル伝達、色素沈着、および捕食に対する防御に役割を果たします。二次代謝産物は生物学的に活性な化合物の豊富な供給源であるため、多くの場合、研究ツールおよび創薬のリードとして使用されます。二次代謝産物の例は次のとおりです。

  • アルカロイド
  • 配糖体
  • 脂質
  • アクチノマイシン-Dなどの非リボソームペプチド
  • フェナジン
  • 天然フェノール(フラボノイドを含む)
  • ポリケチド
  • ステロイドを含むテルペン
  • テトラピロール。

研究ツール

酵素および受容体は、しばしば内因性タンパク質によって活性化または阻害されますが、活性部位またはアロステリック部位に結合できる内因性または外因性の小分子阻害剤または活性化剤によっても阻害されます。

例は、催奇形物質および発がん物質ホルボール12-ミリスチン酸13-アセテートです。これは、プロテインキナーゼCを活性化する植物テルペンであり、癌を促進し、有用な調査ツールとなります。遺伝子発現を調節するための小分子人工転写因子の作成にも関心があります。例としては、レンチノロール(レンチ型分子)があります。

リガンドの結合は、表面プラズモン共鳴、マイクロスケール熱泳動または二重偏光干渉法などのさまざまな分析手法を使用して、反応親和性と速度論的特性、および誘発された立体配座の変化を定量化できます。

抗ゲノム治療

低分子抗ゲノム治療薬 、またはSMATは、多くの生物兵器に見られるDNAシグネチャを標的とする生体防御技術を指します。 SMATは、抗菌、抗ウイルス、および抗マラリアの活動を単一の治療薬に統合し、医師および軍隊に大幅な費用便益と物流上の利点を提供する、新しい広域スペクトル薬です。