替換框架,而非特徵
骨架躍遷是「保留藥效團、改變化學」的最大膽版本。你不是替換某一個外圍基團,而是把整個中心骨架——把一切固定在一起的環系或連接子——替換成一個結構上截然不同的骨架,同時把藥效團特徵保留在相同的三維位置。做得好的話,新分子會與靶點以完全相同的方式握手,儘管化學家絕不會猜到這兩者有關聯。
為什麼要冒這麼大的險?三個常見原因:為繞開競爭對手的專利而設計(新骨架可成為新的化學系列)、為擺脫嵌入核心本身(而非其取代基)的缺陷,以及為開闢一條不同且往往更容易的合成路線。額外的好處是,全新的骨架有時能以任何單個取代基都做不到的方式改善成藥性。
化學家如何躍遷
從保守到激進有一個譜系。開環與閉環、雜原子調換、環系替換是溫和的躍遷。拓撲或「基於形狀」的躍遷只保留三維特徵排列,讓連接原子完全不同。搜尋引擎就是你的藥效團模型:定義必需的特徵及其幾何,然後詢問還有哪些框架能展示它們。
優勢框架與剛性
有些骨架在許多藥物中反覆出現,因為它們能乾淨地展示特徵並表現良好——即優勢結構,如苯二氮䓬、聯苯或吲哚。它們是躍遷的好落腳點,因為其性質已被充分理解。躍遷也是引入構象限制的機會:一個把特徵鎖定在生物活性構象的剛性新核,可以回收結合熵並提升活性。