Центроиды или подпорки (scaffolds)

Идеальные центроиды должны быть достаточно малы, чтобы можно было широко варьировать заместители. Заместители должны быть равномерно распределены вокруг центроида (паукообразные центроиды) для того чтобы конформационное пространство вокруг подпорки было равномерно заполнено. Наконец, синтез каждого из заместителей должен осуществляться независимо от синтеза другого. Худшими свойствами обладают центроиды имеющие заместители только с одной стороны (центроиды – головастики),

Центроиды могут быть подвижными (например, пептидный скелет), либо жесткими (циклические системы). Они могут содержать группы, которые способны реализовывать связевые взаимодействия с мишенью или не иметь такие.

Следующие примеры подпорок иллюстрируют принципы, которые описаны выше:

Бензодиазепины, лактамы и пиридины являются примерами очень хороших центроидов. Они обладают небольшой молекулярной массой и значительным синтетическим потенциалом, который позволяет заполнить заместителями полностью все конформационное пространство.

Пептидные центроиды – подвижные центроиды. Они обладают способностью образовать водородные связи с мишенью. Их легко синтезировать и придать им большое разнообразие заместителей, которые образуются при использовании аминокислот, как строительных блоков. Дальнейшее замещение в них возможно как по терминальной амино-, так и по карбоксильной функции. Заместители, таким образом, окружают пептидную цепь заполняя все конформационное пространство вокруг центроида. Однако, если мы примем во внимание приведенные выше “4 правила”, то тогда имеет смысл обсуждать только ди- и трипептиды с молекулярным весом около 500.

Остальные центроиды имеют некоторые недостатки.

Глюкоза может выступать как потенциальный центроид. Она обладает небольшой молекулярной массой и имеет пять заместителей вокруг цикла, однако введение различных заместителей требует сложной стратегии как их защиты, так и ее снятия.

Стероиды могут также вступать как центроиды. Однако молекулярная масса скелета стероида меньше 314 и поэтому она ограничивает размер заместителей, которые могут быть ведены, чтобы достигнуть массы 500. Кроме того, в них имеется относительно мало позиций, в которые могут быть введены заместители и поэтому нет возможности заполнить все конформационое пространство вокруг сфероидных подпорок.

Индольные центроиды могут выступать только как центроиды – головастики.

Варьирование заместителей

Набор заместителей, используемых в комбинаторном синтезе, определяется их доступностью и требованиям создаваемого молекулярного множества. Набор заместителей ограничивают такие требования как строение, размер, форма, липофильность, дипольный момент, электростатический заряд, наличие функциональных групп.

Дизайн библиотек для оптимизации лидера

При планировании комбинаторного синтеза для оптимизации строения известного лидера необходимо учитывать различные факторы, такие, как биологические и физические свойства соединения, связывающие взаимодействия с мишенью. Для примера, если связывающие взаимодействия с обычными лигандами известны, то эти сведения необходимо учитывать для определения размера, типа и относительного положения функциональных групп вводимых в синтез. Так, если мишень является цинк-содержащей протеазой, то библиотека должна содержать карбоксильные или тиольные группы. Кроме того, известно, что половина известных лекарственных средств содержат только 32 типа центроидов. При этом только относительно небольшие заместители представляют собой основное множество в боковых цепях известных лекарственных средств. Это дает возможность моделировать аналоги молекулы лекарственного средства и использовать компьютер для направленного дизайна библиотек. Применяются методы молекулярной механики и, в основном, полуэмпрические методы квантовой химии. Для описания молекул используются дескрипторы, характеризующие такие свойства молекулы как log P, молекулярный вес, число Н-доноров, число Н-ацепторов, число конформационно подвижных связей, ароматичность, степень разветвления связей и присутствие или отсутствие специфических функциональных групп

Определение активности