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效率指標:LE 與 LipE 讓你保持誠實

原始效力會騙人。配體效率和親脂配體效率告訴你:你是免費得到了效力,還是用分子大小和油性換來的。

為什麼單看效力會被騙

幾乎總能透過把分子做得更大、更油來讓它結合得更緊——再接一個環、加一條親脂尾巴、填滿更多口袋。IC50 改善了,大家都在慶祝。但如果每一次效力提升都來自增加的分子大小和親脂性,你就在悄悄構建一個將會難溶、代謝不穩定且濫交(脫靶)的分子。這種緩慢的漂移有時被稱為分子肥胖

效率指標解決這個問題的辦法,是不問「多有效?」,而問「每單位代價有多有效?」最重要的兩個代價是分子大小和親脂性,由此得到兩個指標。

配體效率:每個原子的效力

配體效率(LE)用重原子(非氫原子)數目來歸一化結合能。大致上,LE = 1.37 × pIC50 /(重原子數),單位是每個原子的 kcal/mol。一個結合一般的小片段可以有極好的 LE;一個結合很緊的龐大分子卻可能 LE 很差。LE 告訴你:你加的每一個原子是否對得起它佔的位置

Compound A:  IC50 = 100 nM   (pIC50 = 7.0)   heavy atoms = 18
LE_A = 1.37 x 7.0 / 18 = 0.53 kcal/mol per atom   (good)

Compound B:  IC50 = 10 nM    (pIC50 = 8.0)   heavy atoms = 38
LE_B = 1.37 x 8.0 / 38 = 0.29 kcal/mol per atom   (poor)

B is 10x more potent but far less efficient:
the extra 20 atoms bought only one log of potency.
更有效力的化合物反而效率更低——LE 揭示了原始 IC50 所掩蓋的東西。

親脂效率:扣除油性後的效力

親脂配體效率(LipE,也寫作 LLE)更簡單,並且可以說是優化中最有用的單一數字:LipE = pIC50 −logP(或logD)。它獎勵來自特異性相互作用的效力——一個真正的氫鍵、一座鹽橋、良好的形狀契合——而懲罰那種僅僅靠油性得來的效力。大多數好的口服藥 LipE ≥ 5 左右,而一個健康的系列會隨時間顯示 LipE 上升。