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骨架跃迁:新框架,同样的握手

有时问题出在整个核心,而非某一个基团。骨架跃迁在保留药效团位置的同时替换中心框架——以绕开专利、规避缺陷或开辟新的化学。

替换框架,而非特征

骨架跃迁是“保留药效团、改变化学”的最大胆版本。你不是替换某一个外围基团,而是把整个中心骨架——把一切固定在一起的环系或连接子——替换成一个结构上截然不同的骨架,同时把药效团特征保留在相同的三维位置。做得好的话,新分子会与靶点以完全相同的方式握手,尽管化学家绝不会猜到这两者有关联。

为什么要冒这么大的险?三个常见原因:为绕竞争对手的专利而设计(新骨架可成为新的化学系列)、为摆脱嵌入核心本身(而非其取代基)的缺陷,以及为开辟一条不同且往往更容易的合成路线。额外的好处是,全新的骨架有时能以任何单个取代基都做不到的方式改善成药性

化学家如何跃迁

从保守到激进有一个谱系。开环与闭环、杂原子调换、环系替换是温和的跃迁。拓扑或“基于形状”的跃迁只保留三维特征排列,让连接原子完全不同。搜索引擎就是你的药效团模型:定义必需的特征及其几何,然后询问还有哪些框架能展示它们。

  1. 构建药效团:从你的活性分子出发,固定必需特征及其间距——这是基于配体的锚点。
  2. 搜索能以相同几何呈现这些特征的替代骨架——通过形状/药效团筛选或从头设计
  3. 若有靶点结构,用分子对接对接候选框架,确认特征仍能触及它们的配对(基于结构的检验)。
  4. 合成几个代表物并测试——只有当活性在跃迁后存活,真正的跃迁才被确认,而非在屏幕上。

优势框架与刚性

有些骨架在许多药物中反复出现,因为它们能干净地展示特征并表现良好——即优势结构,如苯二氮䓬、联苯或吲哚。它们是跃迁的好落脚点,因为其性质已被充分理解。跃迁也是引入构象限制的机会:一个把特征锁定在生物活性构象的刚性新核,可以回收结合并提升活性。