컴퓨터 보조 약물 설계 (CADD)의 출현은 약물 연구 과정을 크게 가속화했습니다. 거의 40 년 동안 개발 한 후,이 기술은 점차 성숙해졌으며 많은 성공을 거두었습니다. 또한 컴퓨터 보조 약물 설계 기술은 또한 새로운 약물의 개발을 크게 촉진하는 가장 직관적 인 모델로 유명합니다.
1 CADD 란 무엇입니까?
컴퓨터 보조 약물 설계 (CADD)는 약물과 수용체 생체 분자 사이의 상호 작용을 시뮬레이션하거나 알려진 약물의 구조와 활성 사이의 내부 관계를 분석하여 계산 화학의 기본 원리를 사용하여 새로운 구조로 리드 화합물을 합리적으로 설계하는 약물 설계 방법입니다. 수용체는 세포 또는 세포막에서 생물학적 거대 분자를 지칭하며, 이는 외인성 약물 또는 내인성 호르몬과 함께 특수 기능을 나타낸다. 1960 년대에 구조-활성 관계 방법이 제안 되었기 때문에 CADD 기술은 생물 정보학, 화학 생물학, 분자 생물학 및 컴퓨터 기술의 빠른 개발과 함께 현대 약물 연구를위한 필수적이고 강력한 도구가되었습니다.
CADD의 원칙
이론적 계산 기술, X- 선 결정학 및 핵 자기 공명과 같은 구조적 생물학 측정 기술의 점진적인 성숙은 연구 대상의 3 차원 구조 정보의 획득을 향상시켰다. 약물, 생체 분자 및 약물 바이오 마크로 분자 복합체의 3 차원 구조는 실험 방법에 의해 측정되거나 이론적 계산 방법에 의해 얻어 지거나 컴퓨터에 의해 시뮬레이션 될 수있다. 컴퓨터 보조 약물 설계는 분자 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 정전기 장, 소수성 장, 수소 결합 부위 분포 및 기타 정보와 같은 수용체 거대 분자 결합 부위의 구조적 특성을 분석합니다. 여기에는 세 가지 방법이 포함됩니다 : 소분자에 기초한 약물 설계 방법, 수용체 구조에 기초한 약물 분자 설계 방법 및 계산 조합 방법 명지 한의원.
3 일반적으로 사용되는 컴퓨터 보조 약물 설계 방법
3.1 직접 약물 설계
직접 약물 설계의 원리는 목표의 3 차원 구조 검색을 기반으로합니다. 주로 템플릿 위치 지정 방법, 원자 성장 방법, 분자 단편화 방법 및 동역학 알고리즘의 4 가지 공통 방법이 있습니다. 수용체와 리간드의 조합에 의해 형성된 수용체의 3 차원 구조 또는 복합체가 알려지면, 새로운 약물은 수용체의 3 차원 요구 사항에 따라 설계 될 수있다. 게다가, 수용체 단백질의 아미노산 서열 만 알고 있지만 공간 배열은 아는 경우, 상동 단백질에 기초하여 계층 구조를 시뮬레이션 할 수 있습니다.
3.2 간접 약물 설계
간접 약물 설계의 원리는 약사 모델의 3 차원 구조 검색을 기반으로합니다. 간접 약물 설계를위한 일반적인 방법에는 활성 아날로그 방법, 약사 모델 방법, 분자 모양 분석 등이 포함됩니다. 대부분의 수용체의 구조가 밝혀지지 않았기 때문에, 형태 연구는 활성 선구자에 의한 일련의 리간드의 구조에 기초하여 수행되어야한다. 먼저, 각 화합물의 낮은 에너지 형태를 검색 한 다음 특정 규칙에 따라 형태 중첩을 수행 하여이 일련의 화합물에 겹칠 수있는 형태를 찾으십시오.
4 컴퓨터 보조 약물 설계의 적용
4.1 약물 목표의 발견 및 확인에 적용
컴퓨터 보조 약물 설계를 적용하면 목표 발견 속도를 높이고 정확도를 높이며 신약의 발달을 촉진 할 수 있습니다. 주로 생물 정보학 및 역 분자 도킹 기술의 적용이 포함됩니다. 생물 정보학 기술은 컴퓨터를 통한 프로테오믹스 및 일부 실제 생물 정보 소프트웨어와 같은 데이터 리소스의 수집, 스토리지, 분석 및 처리를 말합니다. 역 분자 도킹은 동일한 활성 분자를 여러 단백질의 활성 부위에 도킹하기 위해 분자의 잠재적 약물 표적을 결정하는 기술이다. 이 기술은 대규모 목표 결정 및 검증을 효율적으로 달성하고 독성과 관련된 목표를 예측할 수 있습니다.
4.2 납 화합물의 발견 및 최적화에 적용
납 화합물의 발견과 최적화는 혁신적인 약물 연구의 성공의 핵심입니다. 오랫동안, 납 화합물의 발견은 의약 화학자들에게 수십 개의 스크리닝에 다양한 모델을 사용하기 위해 다수의 화합물과 약리학자를 합성하기 위해 의약 화학자에게 의존해 왔습니다. 납 화합물의 발견 및 최적화에서 컴퓨터 보조 약물 설계의 응용은 주로 구조 기반 약물 설계, 리간드 기반 약물 설계 및 고 처리량 가상 스크리닝을 포함합니다. 구조 기반 약물 설계는 약물 표적의 구조에 기초하여 수용체와 소분자 간의 상호 작용을 연구하고, 활성 포켓에 상보적인 새로운 분자를 설계하거나, 새로운 납 화합물을 찾는 기술이다. 리간드 기반 약물 설계는 기존의 활성 소분자의 구조에서 시작하여 새로운 화합물의 활성을 예측하거나 약물 코퍼 모델 또는 정량적 구조-활성 관계를 확립함으로써 원래 화합물의 구조적 개선을 안내합니다. 리간드 기반 약물 설계 방법에는 주로 약사 모델 구성 및 정량적 구조-활성 관계 분석이 포함됩니다. 고 처리량 가상 스크리닝은 대상의 3 차원 구조 또는 확립 된 약사 모델 인 QSAR 모델을 목표로하며 생물학적 활동 테스트를 위해 화합물 데이터베이스에서 자격을 갖춘 소분자를 선택합니다. 이는 납 화합물을 발견하고 리드 최적화를 발견하는 데 중요한 수단입니다.
5 결론
분석 도구 및 새로운 아이디어의 원천 인 컴퓨터 보조 약물 설계는 약물 발견에 대한 중요한 기초와 지원을 제공합니다. 이 설계 방법은 컴퓨터의 소프트웨어에 의해 완전히 시뮬레이션되고 계산되며, 이는 약물 발견의 새로운 방법이되었습니다. 그것은 대규모 실험 스크리닝 및 병렬 화학적 합성에 의존하는 전통적인 약물 발견 및 설계 방법을 완전히 변경했습니다. 약물 디자인 소프트웨어를 통해 이론적 깊이에서 실험 결과를 해석하고 실험 데이터의 신뢰성을 확인하고 다른 방법으로 사용할 수없는 미세한 데이터를 얻고 연구 결론을 기반으로 최적의 결정을 내릴 수 있습니다. 요컨대, 컴퓨터 보조 약물 설계는 약물과 생물학적 거대 분자 사이의 상호 작용을 시뮬레이션 할뿐만 아니라 알려진 약물의 구조적 변형을위한 솔루션을 제공하여 효능을 향상시킬뿐만 아니라 광범위한 전망을 가진 새로운 납 화합물을 직접 설계 할 수 있습니다.