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Piccola molecola

All'interno dei campi della biologia molecolare e della farmacologia, una piccola molecola è un composto organico a basso peso molecolare (900 dalton) che può regolare un processo biologico, con una dimensione dell'ordine di 1 nm. Molti farmaci sono piccole molecole. Strutture più grandi come acidi nucleici e proteine ​​e molti polisaccaridi non sono piccole molecole, sebbene i loro monomeri costituenti (rispettivamente ribo o desossiribonucleotidi, aminoacidi e monosaccaridi) siano spesso considerati piccole molecole. Piccole molecole possono essere utilizzate come strumenti di ricerca per sondare le funzioni biologiche e per condurre allo sviluppo di nuovi agenti terapeutici. Alcuni possono inibire una funzione specifica di una proteina o interrompere le interazioni proteina-proteina.

La farmacologia di solito limita il termine "piccola molecola" a molecole che legano specifiche macromolecole biologiche e agiscono da effettori, alterando l'attività o la funzione del bersaglio. Le piccole molecole possono avere una varietà di funzioni o applicazioni biologiche, che fungono da molecole di segnalazione cellulare, farmaci in medicina, pesticidi in agricoltura e in molti altri ruoli. Questi composti possono essere naturali (come i metaboliti secondari) o artificiali (come i farmaci antivirali); possono avere un effetto benefico contro una malattia (come i farmaci) o possono essere dannosi (come teratogeni e agenti cancerogeni).

Cutoff del peso molecolare

Il limite di peso molecolare superiore per una piccola molecola è di circa 900 dalton, il che consente la possibilità di diffondersi rapidamente attraverso le membrane cellulari in modo che possa raggiungere i siti di azione intracellulari. Questo taglio del peso molecolare è anche una condizione necessaria ma insufficiente per la biodisponibilità orale in quanto consente il trasporto transcellulare attraverso le cellule epiteliali intestinali. Oltre alla permeabilità intestinale, la molecola deve anche possedere un tasso di dissoluzione ragionevolmente rapido in acqua e un'adeguata solubilità in acqua e un metabolismo di primo passaggio da moderato a basso. Un taglio del peso molecolare un po 'più basso di 500 dalton (come parte della "regola dei cinque") è stato raccomandato per i candidati ai farmaci per via orale a piccole molecole sulla base dell'osservazione che i tassi di logoramento clinico sono significativamente ridotti se il peso molecolare viene mantenuto al di sotto di questo limite.

farmaci

La maggior parte dei prodotti farmaceutici sono piccole molecole, sebbene alcuni farmaci possano essere proteine ​​(ad es. Insulina e altri prodotti medici biologici). Ad eccezione degli anticorpi terapeutici, molte proteine ​​vengono degradate se somministrate per via orale e molto spesso non possono attraversare le membrane cellulari. È più probabile che le piccole molecole vengano assorbite, sebbene alcune di esse vengano assorbite solo dopo somministrazione orale se somministrate come profarmaci. Un vantaggio che i farmaci a piccole molecole (SMD) hanno sui biologici "a grandi molecole" è che molte piccole molecole possono essere assunte per via orale mentre i farmaci biologici generalmente richiedono iniezione o un'altra somministrazione parenterale.

Metaboliti secondari

Una varietà di organismi tra cui batteri, funghi e piante, producono metaboliti secondari di piccole molecole noti anche come prodotti naturali, che svolgono un ruolo nella segnalazione cellulare, nella pigmentazione e nella difesa contro la predazione. I metaboliti secondari sono una ricca fonte di composti biologicamente attivi e quindi sono spesso usati come strumenti di ricerca e conducono alla scoperta di farmaci. Esempi di metaboliti secondari includono:

  • alcaloidi
  • glicosidi
  • lipidi
  • Peptidi nonribosomici, come actinomicina-D
  • fenazina
  • Fenoli naturali (compresi i flavonoidi)
  • polichetide
  • Terpeni, inclusi steroidi
  • Tetrapirrolici.

Strumenti di ricerca

Enzimi e recettori sono spesso attivati ​​o inibiti da proteine ​​endogene, ma possono anche essere inibiti da inibitori o attivatori endogeni o esogeni di piccole molecole, che possono legarsi al sito attivo o al sito allosterico.

Un esempio è il teratogeno e l'agente cancerogeno fosbol 12-miristato 13-acetato, che è un terpene vegetale che attiva la proteina chinasi C, che promuove il cancro, rendendolo un utile strumento di indagine. Vi è anche interesse nella creazione di fattori di trascrizione artificiale di piccole molecole per regolare l'espressione genica, ad esempio wrenchnolol (una molecola a forma di chiave inglese).

Il legame del ligando può essere caratterizzato usando una varietà di tecniche analitiche come la risonanza plasmonica di superficie, la termoforesi su microscala o l'interferometria a doppia polarizzazione per quantificare le affinità di reazione e le proprietà cinetiche e anche eventuali cambiamenti conformazionali indotti.

Terapie anti-genomiche

Le terapie anti-genomiche a piccole molecole , o SMAT, si riferiscono a una tecnologia di biodifesa che prende di mira le firme del DNA presenti in molti agenti di guerra biologica. Le SMAT sono nuovi farmaci ad ampio spettro che uniscono le attività antibatteriche, antivirali e antimalariche in un'unica terapia terapeutica che offre notevoli vantaggi in termini di costi e vantaggi logistici per medici e militari.