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分子生物学および薬理学において、小分子またはマイクロ分子は、分子量が小さい（1000ダルトン以下[1]）有機化合物で、大きさが1 nm程度で、生物学的プロセスを制御する可能性がある[要出典]。多くの薬物は小分子であり、文献ではこれらの用語は同義である。核酸やタンパク質などのより大きな構造や、多くの多糖類は小分子ではないが、それらの構成モノマー（それぞれリボヌクレオチドまたはデオキシリボヌクレオチド、アミノ酸、単糖類）は小分子と見なされることが多い。小分子は、生物学的機能を調べるための研究ツールとして、また新しい治療薬の開発の手がかりとして使用されることがある。一部の分子は、タンパク質の特定の機能を阻害したり、タンパク質間相互作用を破壊したりすることができる。[2]
薬理学では通常、「小分子」という用語を、特定の生物学的高分子に結合してエフェクターとして作用し、標的の活動や機能を変化させる分子に限定します。小分子は、細胞シグナル伝達分子、医療における薬物、農業における殺虫剤、その他多くの役割を果たすなど、さまざまな生物学的機能や用途を持ちます。これらの化合物は、天然のもの（二次代謝物など）または人工のもの（抗ウイルス薬など）であり、病気に対して有益な効果をもたらす場合もあれば（薬物など）、有害な場合もあります（催奇形性物質や発癌物質など）。
分子量カットオフ
小分子の分子量の上限は約 900 ダルトンで、これにより細胞膜を急速に拡散して細胞内の作用部位に到達することが可能になる。[1] [3]この分子量カットオフは、腸管上皮細胞を介した細胞間輸送を可能にするため、経口バイオアベイラビリティの必要条件ではあるが不十分な条件でもある。腸管透過性に加えて、分子は水への溶解速度が適度に速く、十分な水溶性と中程度から低い初回通過代謝も備えていなければならない。分子量をこの限度以下に抑えると臨床的脱落率が大幅に低下するという観察に基づき、経口小分子薬候補にはやや低い分子量カットオフ 500 ダルトン (「5 の法則」の一部) が推奨されている。[4] [5]
薬物
ほとんどの医薬品は小分子ですが、一部の医薬品はタンパク質である可能性があります (例:インスリンやその他の生物学的医薬品)。治療用抗体を除き、多くのタンパク質は経口投与すると分解され、ほとんどの場合細胞膜を通過できません。小分子は吸収される可能性が高くなりますが、プロドラッグとして投与された場合、経口投与後にのみ吸収されるものもあります。小分子医薬品(SMD) が「大分子」生物学的製剤よりも優れている点の 1 つは、多くの小分子は経口摂取できるのに対し、生物学的製剤は通常、注射または別の非経口投与が必要であることです。[6]小分子医薬品は通常、製造が簡単で、購入者にとって安価です。欠点は、すべてのターゲットが小分子医薬品による改変に適しているわけではないことです。細菌や癌は、その効果に耐性があることがよくあります。[7]
二次代謝物
細菌、真菌、植物などさまざまな生物が、天然物としても知られる小分子の二次代謝産物を生産し、細胞シグナル伝達、色素形成、捕食に対する防御に役割を果たしています。二次代謝産物は生物学的に活性な化合物の豊富な供給源であるため、研究ツールや創薬のリードとしてよく使用されます。[8]二次代謝産物の例には次のものがあります。
研究ツール
酵素や受容体は、内因性タンパク質によって活性化または阻害されることが多いが、活性部位またはアロステリック部位に結合できる内因性または外因性の小分子阻害剤または活性化剤によっても阻害される可能性がある。
一例としては、催奇形性物質および発癌性物質であるホルボール12-ミリステート13-アセテートが挙げられます。これは、がんを促進するタンパク質キナーゼCを活性化する植物テルペンであり、有用な調査ツールとなっています。[10]また、遺伝子発現を制御するための小分子人工転写因子の作成にも関心が寄せられており、例としてレンチノロール（レンチの形をした分子）が挙げられます。[11]
リガンドの結合は、表面プラズモン共鳴、マイクロスケール熱泳動[12]、または二重偏光干渉法などのさまざまな分析技術を使用して特徴付けることができ、反応親和性や速度論的特性、さらには誘発される立体構造変化を定量化することができます。
抗ゲノム治療
小分子抗ゲノム治療薬（SMAT）は、多くの生物兵器に見られるDNAシグネチャーを標的とするバイオ防衛技術を指します。SMATは、抗菌、抗ウイルス、抗マラリアの作用を1つの治療薬に統合した新しい広域スペクトルの薬剤であり、医師と軍隊に大きなコストメリットとロジスティックス上の利点をもたらします。[13]
参照
参考文献
- ^ ab Macielag MJ (2012)。「抗菌剤の化学的性質とその独自性」。Dougherty TJ、Pucci MJ (編)。抗生物質の発見と開発。Springer。pp. 801–2。ISBN 978-1-4614-1400-1一般的な参照セットの[経口]薬の大部分は、分子量が550未満です。
対照的に、経口抗菌剤の分子量分布は二峰性で、340〜450 Daですが、700〜900の分子量範囲に別のグループがあります。
- ^ Arkin MR、 Wells JA (2004 年 4 月)。「タンパク質間相互作用の小分子阻害剤: 夢に向かって前進」。Nature Reviews Drug Discovery。3 ( 4) : 301–17。doi :10.1038/nrd1343。PMID 15060526。S2CID 13879559。
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: 投与経路: 低分子: 通常は経口投与可能; 生体分子: 通常は非経口投与
- ^ Ngo, Huy X.; Garneau-Tsodikova, Sylvie (2018年4月23日). 「未来の薬とは何か?」MedChemComm . 9 (5): 757–758. doi :10.1039/c8md90019a. ISSN 2040-2503. PMC 6072476. PMID 30108965 .
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- ^ Levine DS (2003). 「バイオ防衛会社の再設立」サンフランシスコ・ビジネス・タイムズ。 2006年9月6日閲覧。
外部リンク
- 米国国立医学図書館医学件名標目表(MeSH)の小分子ライブラリ