构效关系
活性悬崖
想象你走过一片缓缓倾斜的原野,忽然一脚踏空跌下悬崖。对分子做的大多数微小结构调整只会让活性轻微变动;活性悬崖则是那种罕见的位置——一处微小改动竟使效力骤降或猛升数个数量级。
从技术上讲,活性悬崖是指一对(或一小组)极为相似的化合物,即一个匹配分子对,其生物活性的差异远大于其结构相似度所能预测的程度。这一悬崖揭示出:在结合位点的那个位置上正发生着某种特定而敏感的事情——这一改动可能生成或破坏了一个关键氢键、与口袋的某面壁发生了空间冲突,或迫使配体进入了不同的构象。
活性悬崖对化学家而言是宝藏,因为它精确指出了分子与靶点对话最为亲密之处;同时它也是平滑预测模型的天敌——那类模型默认结构相似则活性相似。需要注意的是:表面上的悬崖也可能是假象——测定误差、错误的互变异构体或立体化学、或未被察觉的结合模式改变——因此一个出人意料的悬崖在被据以推进之前,值得加以确认。
把酰胺上的 NH 替换成 N-甲基,会破坏一个与铰链区的氢键,使效力下降千倍——这是教科书式的活性悬崖,告诉化学家那个 NH 不可或缺。
结构几乎相同而活性天差地别,标示出一处关键的相互作用。
活性悬崖恰恰是 QSAR 和机器学习模型最难处理的情形,因为这些方法都依赖于一个假设:结构相近则活性相近。
另见