药物设计-第四章-基于配体结构的药物设计
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生物靶点:与药物特异性结合的生物大分子统称为药物作用的生物靶点。
特殊转运:如离子泵、特定物质的载体以及胞摄、胞吐等转运过程均需依赖酶促反应,并需消耗一定的能量,但可不随浓度梯度而定向转运,因此称特殊转运。
信息:指将体内固有的遗传因素和环境变化因素传递到功能调整系统的消息或指令。
信号:指传递信息的载体,有许多小分子和大分子化学物质,也有物理因素(生物电、温度等)。
信号转导:指经过不同的信号分子转换,将信息传递到下游或效应部位。
类肽:一类能够模拟天然肽分子,具有配基或底物样识别功能,可以与受体或酶相互作用,从而激活或阻断某种内源性活性肽的生物学作用的肽类似物或非肽。
假肽:当多肽的一个或几个酰胺键被电子等排体取代得到的肽类似物称假肽。
前药原理:在体内,尤其是在作用部位经酶或非酶作用,前药的修饰性基因被除去,恢复成原药而发挥药效。
这一药物设计方法称为前药原理。
孪药:两个相同的或不同的药物经共价键连接,缀合成新的分子,称为孪药。
靶向药物:是利用对某些组织细胞具有特殊亲和力的分子作载体,与药物耦联后将其定向输送到作用的靶器官部位的一种药物设计方法,是前体药物的一种特殊形式,它是以受体或酶与配基特异性结合为基础的。
类药性:是药代动力学性质和安全性总和,包括药物的理化性质、拓扑结构特征、药代动力学性质以及毒性特征。
组合化学:是将一些基本小分子构建模块通过化学或者生物合成的手段,将它们系统的装配成不同的组合,由此得到大量具有结构多样性特征的分子,从而建立化学分子库的方法。
高通量筛选技术(HTS):是指以分子水平和细胞水平的试验方法为基础,以微板形式作为实验工具载体,以自动化操作系统执行实验过程,以灵敏快速的检测仪器采集实验结果数据,以计算机对实验数据进行分析处理,同一时间对数以千万样品检测,并以相应的数据库支持整体运转的体系。
化学信息学:是一门应用信息学方法来解决化学问题的学科,研究范围是化合物以及化合物的性质和转化。
第四章基于结构的药物设计基于结构的药物设计,是一种利用分子结构和相互作用的方法来设计和优化药物分子的过程。
这种方法可以通过理解和预测药物与靶标分子之间的相互作用,来指导药物分子的设计和合成。
基于结构的药物设计的核心是研究药物分子与靶标分子之间的相互作用。
药物与靶标之间的相互作用是通过分子间的力来实现的,包括氢键、离子键、范德华力等。
通过研究这些相互作用,可以了解药物分子与靶标分子之间的结合力、空间构型以及其他有关的信息。
基于结构的药物设计主要有以下几个步骤:1.靶标选择:首先需要选择一个合适的靶标,该靶标在疾病的发生和发展中发挥重要的作用。
靶标的选择需要结合疾病的特点和药物开发的需求。
2.药物分子筛选:通过计算化学和分子模拟等方法,对药物分子进行筛选和优化。
这些方法可以预测药物分子与靶标之间的相互作用以及分子的理化性质。
3.分子设计和合成:利用药物分子筛选的结果,进行药物分子的设计和合成。
这一步骤需要根据靶标的特点和相应的分子模型,选择合适的结构和化学团。
4.药物评估:对设计和合成的药物分子进行评估和测试,包括药物分子的活性、药代动力学、毒性等。
通过基于结构的药物设计,可以提高药物研发的效率和成功率。
相比传统的药物开发方法,基于结构的药物设计可以更好地了解药物与靶标之间的相互作用,从而更好地预测和优化药物的性质和效果。
这种方法不仅可以加快药物研发的进程,还可以减少药物的副作用和毒性。
然而,基于结构的药物设计也存在一些挑战和限制。
首先,当前对分子结构和相互作用的理解还不够深入和全面,因此预测结果存在不确定性。
其次,药物分子的设计和合成需要大量的实验数据和技术支持,这对药物研发团队的能力和资源有一定的要求。
此外,药物分子的设计和合成过程可能存在一些技术难题,需要不断地进行创新和突破。
综上所述,基于结构的药物设计是一种通过理解和预测药物与靶标之间的相互作用,来指导药物分子的设计和合成的方法。
这种方法可以提高药物研发的效率和成功率,但也面临一些挑战和限制。
基于结构的药物设计(Structure-based drug design)又被称为直接药物设计法,它最基本的要求是清楚的知道作用受体的三维空间构型。
根据受体受点的形状和性质要求,直接借助计算机自动构造出形状和性质互补的新的配基分子的三维结构。
基础是受体受点与配基之间的互补性。
直接药物设计法存在的问题有:
①人体结构复杂,大部分受体结构不知道;
②测试水平和晶体获得受到一定的限度,现在能够获得的三维结构有限;
③受体是嵌在细胞膜上的蛋白结构,当从半流态的细胞膜上分离出来以后,脱离原来的环境,其空间结构排列发生很大的变化,很难得到真实的三维空间结构。
被成为直接药物设计。
基于配体的药物设计,又被称为间接药物设计法,是指在受体结构未知的情况下,利用计算机技术对有活性的各种类型生物活性分子进行计算分析,得到三维构效关系模型,通过计算机显示其构象推测受体的空间构型,并以此虚拟受体进行药物设计,这种方法犹如量衣裁新衣订做服装。
基于配体的药物与设计配体药物设计是一种基于配体-靶点相互作用的策略,用于设计和合成具有特定生物活性的药物化合物。
配体是指与靶点结合并产生生物活性的分子,靶点则是配体作用的目标分子,可以是受体、酶或其他重要的生物大分子。
配体-靶点相互作用的研究和药物设计是现代药物化学的重要组成部分。
基于配体的药物设计主要分为智能策略设计和高通量策略设计两种方法。
智能策略设计主要依赖于已有的结构信息和药物与靶点的相互作用机制,以设计出具有特定活性的新药物。
高通量策略设计则利用计算机辅助设计技术,通过对大规模化合物库的虚拟筛选,找到与靶点结合紧密的候选化合物。
在配体-靶点相互作用的研究中,结构生物学的技术发展为药物设计提供了重要的支持。
通过解析配体与靶点的三维结构,可以揭示它们之间的相互作用方式和结合位点的特征,为设计具有特定生物活性的新药物提供了信息。
同时,结构生物学还可以通过解析结合的中间体,来研究配体的识别和结合过程,以及结合后的后续反应。
在智能策略设计中,药物设计师可以通过合理的化学修饰和优化来调节药物分子与靶点之间的相互作用。
例如,可以通过合成一系列的类似物来探索靶点与配体之间的结合模式,从而揭示结合的关键位点和相互作用基团。
这些结构信息可以用来指导进一步的优化设计,以提高药物的选择性和活性。
高通量策略设计则是一种利用计算机辅助方法进行药物设计的快速和高效的方法。
通过利用已有的配体-靶点结构信息和靶标相关的生物活性数据,可以建立结构-活性关系模型,预测化合物的潜在活性。
然后,将化合物库中的大量化合物进行虚拟筛选,筛选出与靶点结合紧密的候选化合物。
这些候选化合物可以通过合成和活性评价进一步验证其药物作用。
在具体的药物设计中,还需要考虑药物分子的药代动力学性质,如吸收、分布、代谢和排泄(ADME)性质。
这些性质对于药物在体内的生物利用度和药效起着重要的影响。
因此,药物设计师需要综合考虑药物分子的化学性质、药代动力学性质和靶点的生物活性,进行合理的优化设计。
药物设计基础的主要内容《药物设计基础》主要内容导论主要内容“药物发现”的定义、基本阶段,药物设计的主要内容,药物作用的体内过程,先导物发现的阶段和途径,筛选途径,合理药物设计。
第一节药物发现一、药物发现的定义①定义:按广义的定义,包括内容一起 P1-2狭义定义②阶段:研究过程4个阶段:基础研究,可行性分析、项目研究、非临床开发开发过程:临床研究,还包括注册申请和上市销售基础研究的目标:发现多种靶点,确定靶点成药性,新化学实体可行性分析:先导物项目研究:发现可进行临床研究的研究中新药,包括药学、药理学、毒理学等方面;生物利用度在3个参数:达峰时间、达峰浓度、药时曲线下面积三性试验:急性、亚急性或慢性毒理试验三致实验:致突、致畸、致癌非临床开发:尽早淘汰不适合的候选药物核心:安全性评估问题临床研究:确证研究中新药的应用价值需4期试验,进行新药申请和注册上市后,还需进行后期验证Ⅰ期试验:人体对IND的有效性、耐受程度和安全性;Ⅱ期试验:确证临床应用的实际价值,对何疾病有效,有效剂量范围和最适给药方案Ⅲ期试验:IND试产后的安全考察期Ⅳ期试验:新药申请后的跟踪考察验证药效(PD)、药动(PK)和毒性(T)研究是交叉贯穿于新药R &D的各个阶段第二节药物设计一、药物设计的概念P9狭义的药物发现过程药物发现的中心环节――先导物的发现途径(衍生和优化)以及所涉及的理论、技术和方法靶点与配基的概念药物与受体结合引发内在活性,据产生的生物效应不同可分为激动剂和拮抗剂药物在体内作用过程可分为三个相:药剂相、药代相和药效相ADME/T是药物设计自始至终要改善的问题 P11二、先导物如何发现先导物是寻找新药的主要途径,也是新药R&D的关键,是药物发现的第一步发现先导化合物的途径:筛选和合理药物设计现代筛选途径涉及组合化学、组合库、高通量高内涵筛选P12合理药物设计的概念P12基于靶点的药物设计合理药物设计分类基于性质的药物设计基于结构的药物设计在已知作用靶点的三维结构可采用基于靶点的直接药物设计,有配体对接和从头设计等策略P16在未知大部分靶点的结构,宜用基于配体的间接药物设计CADD既可用于先导物衍生,也可用于先导物优化,是实现基于结构和基于性质的药物设计的技术手段三、筛选途径分类筛选模型P17发现从传统的整体动物器官和组织水平发展到细胞和分子水平有效的筛选模型和方法:光学试验、荧光筛选、基于细胞的筛选、小动物试验系列、影像学组合化学的定义:P18外消族转换:P21药物设计的目标P22重点以及发展方向第一章基于筛选途径的药物发现主要内容组合化学技术的特点与分类;固相组合合成的优缺点,混分法、光控法的过程,固相载体和连接基团的基本要求;液相组合合成的优缺点,索引组合合成的基本过程;药物靶点的选择和确证;筛选模型和方法学;高通量筛选的概念和组成部分;高内涵筛选的概念与应用范围。