Прогнозирование взаимодействия лекарств с мишенью

В нашей повседневной жизни химия играет значительную роль. Химические молекулы удовлетворяют наши самые основные потребности, такие как кров, еда, одежда и лекарства. Органические, аналитические, физические, неорганические и биологические свойства используются в фармацевтической химии. Знание биологических наук необходимо для понимания механизма действия лекарственных средств, их действия и неблагоприятного воздействия на органы человека, а также их обратного действия.

Наркотики – целевое взаимодействие

Термин «лекарство» происходит от французского слова «drogue», что означает сухую траву и используется в медицине. Растения до сих пор служат основой для нескольких лекарств. В настоящее время большинство фармацевтических препаратов, которые мы используем, являются синтетическими, созданными благодаря изобретательности ученых. Лекарство — это вещество, используемое для диагностики, предотвращения, лечения или облегчения симптомов болезни. Понимание химии наркотиков поможет нам понять их употребление и злоупотребление. Разные люди реагируют на эти лекарства по-разному.

Идеальным является лекарство, которое не нарушает физиологических процессов, безвредно для хозяина, но убивает опасные организмы, локализовано в пораженном месте и имеет наименьшее количество побочных эффектов. Изучение фармацевтической химии имеет особое значение для идентификации, консервации, нахождения различных комбинаций лекарственных средств, сроков годности, условий хранения и т.д. Химиотерапия — это тип лечения, при котором для лечения болезни используются химические вещества.

Лекарства изготавливаются из химических веществ, собранных из растений, минералов, животных, микроорганизмов и других источников или синтезированных в лаборатории. Наркотики можно вводить в организм, а также принимать внутрь.

Классификация наркотиков

Наркотики можно классифицировать по различным признакам, как показано ниже:

1. Классификация лекарств на основе фармакологических эффектов: эти лекарства влияют на биологические функции, такие как пищеварение, кровообращение и дыхание. Анальгетики, например, являются болеутоляющими средствами; антациды, с другой стороны, используются для облегчения боли и раздражения желудка; транквилизаторы, с другой стороны, являются фармацевтическими препаратами, воздействующими на центральную нервную систему; антибиотики и антисептики, соответственно, используются для предотвращения или уничтожения микроорганизмов.
2. Классификация лекарств на основе конкретного биохимического процесса: Эти препараты предназначены для лечения определенного заболевания. Примерами являются обезболивающие, препараты против артрита, местные анестетики и другие препараты с различными биологическими механизмами действия. Они стимулируют или угнетают центральную или периферическую нервную систему.
3. Классификация лекарств на основе молекулярных мишеней: Лекарства, ориентированные на мишени , — это те, которые взаимодействуют с определенными биомолекулами. Препарат взаимодействует с биомолекулами, такими как углеводы, белки, нуклеиновые кислоты и другие биомолекулы. Для медицины эта классификация, основанная на молекулярных мишенях, очень важна и полезна.
4. Классификация лекарств на основе химической структуры: Спирты, кетоны, углеводороды, сложные эфиры, амиды, лактоны, фенолы и другие лекарства делятся на множество категорий. Химически соединения с сопоставимыми химическими структурами должны иметь сходные химические свойства, однако они не обладают идентичными биологическими свойствами. Аминоспирты, например, не все имеют одинаковую биологическую функцию. В результате классификация, основанная на эффектах наркотиков, является более точной.

Действие препаратов на мишени

Ферменты катализируют многие биохимические реакции в нашем организме, позволяя им происходить быстрее, сохраняя при этом тот же уровень энергии субстратов. Без ферментов большинство реакций наших клеток были бы слишком медленными, чтобы поддерживать нашу жизнь. Рецепторы – это компоненты, из которых состоит коммуникационная система. Рецепторы — это то, с чего все начинается. Рецепторы представляют собой высокоспециализированные макромолекулы, которые химически реагируют с лекарством и обнаруживаются в тканях. Многие биологические рецепторы представляют собой макромолекулы, состоящие из белков, нуклеиновых кислот, липидов и других компонентов. Чтобы понять взаимодействие лекарственного средства с мишенью, необходимо сначала понять взаимодействие субстрата, фермента и лекарственного средства.

• Фермент как мишень для лекарства:

Давайте начнем с обзора ферментов и того, как они работают. Ферменты — это белковоподобные соединения, которые существуют в организме человека. Их основная роль заключается в том, чтобы выступать в качестве биологических катализаторов химических реакций в организме. Они контролируют эти химические реакции, но сами на них не влияют. Субстраты – это соединения, которые связываются с ферментами. В результате реакции будут образовываться новые молекулы, известные как продукты. Субстрат прочно удерживается в активном центре ферментов. В результате реагент способен успешно реагировать с субстратом. Водородная связь, ионная связь, силы Ван-дер-Ваальса и другие взаимодействия помогают ферменту удерживать субстрат в активном центре. Другая роль фермента заключается в обеспечении функциональных групп, которые будут реагировать с субстратами для проведения химических реакций, необходимых для поддержания всей нашей жизнедеятельности.

• Каталитическое действие ферментов:

Различные процессы катализируются ферментами. Первая обязанность фермента - вступить в контакт с субстратом. Активные центры ферментов находятся там, где связывается субстрат. Водородная связь, ионный контакт и силы Ван-дер-Ваальса играют роль во взаимодействии между субстратом и ферментом. Вторая роль фермента заключается в обеспечении функциональных групп, которые атакуют субстрат и катализируют реакцию.

• Взаимодействие с ферментами:

Время от времени действия ферментов необходимо контролировать, и мы делаем это с помощью ингибиторов ферментов. Фермент будет в этом случае фармакологической мишенью, а лекарство попытается помешать функции фермента. Есть два способа сделать это:

1. Прикрепляясь к активному центру фермента, некоторые лекарства будут конкурировать с субстратом. Ингибиторы конкурентов — вот как они называются. В этом случае субстрат не сможет соединиться с ферментом, и реакция не пойдет. Такой подход не будет работать, если концентрация субстрата намного выше, чем концентрация лекарства.
2. Затем аллостерические ингибиторы связываются с аллостерическими сайтами ферментов. Это сайт, который в настоящее время не работает. В результате они изменят форму и структуру фермента. Субстрат больше не способен распознавать фермент и не будет связываться с активным центром, препятствуя проявлению каталитической активности.

• Рецепторы действуют как мишени для лекарств:

В нашем организме есть рецепторы, представляющие собой белки. Их основная задача — помогать нейронам общаться друг с другом и с мышцами. Эти биомолекулы помогают общаться, позволяя людям общаться через химические мессенджеры, которые представляют собой специализированные вещества.

Клеточные мембраны обычно находятся там, где присутствуют рецепторы. Необычным образом они встроены в клеточную мембрану. Мембрана покрывает большую часть их тела. В области вне клетки из мембраны выступает лишь небольшой кусочек молекулы. Активный сайт рецептора расположен в этой выступающей области.

В результате, когда химический мессенджер приближается к рецептору, он связывается с активной областью рецептора, вызывая изменение формы молекулы. Внутри клеточной мембраны это пошлет сообщение. В результате даже без того, чтобы химический мессенджер проник в клетку, сообщение будет передано в клетку.

В организме человека существует множество различных типов рецепторов. Многие химические мессенджеры взаимодействуют с этими рецепторами. Активные участки рецепторов различаются по форме, структуре и химическому составу, что позволяет им распознавать их специфические сообщения. Это позволяет избирательно взаимодействовать между рецепторами и мессенджерами. Лекарства, воздействующие на эти рецепторы, нарушают их нормальную активность. Они прикрепляются к своему активному сайту, подавляя их действия и предотвращая передачу сообщения. Антагонисты, такие как налтрексон и налоксон, являются двумя примерами. Лекарство также может воздействовать на рецепторы, имитируя естественные мессенджеры. Это активирует рецепторы, что приводит к физиологической реакции. Агонисты — это лекарства, которые вызывают положительную реакцию рецепторов.

Примеры вопросов

Вопрос 1: Что такое мишень для наркотиков?

Отвечать:

Any entity that is targeted by a drug to affect its behavior or function is referred to as a drug target.

Вопрос 2: Расположение какого фермента известно как аллостерический сайт?

Отвечать:

The enzyme location, which is not the active site, where some drugs blind to an enzyme.

Some drugs bind to an enzyme at an allosteric site, which is different from the active site. As a result, the enzyme’s structure changes, making it more difficult for the substrate to recognise the enzyme’s active site. Noncompetitive inhibition is what this means.

Вопрос 3: Как лекарства могут мешать ферментам катализировать, связываясь с их каталитическими центрами.

Отвечать:

Drugs that target enzymes can assault the enzyme’s active site as well as its allosteric location. By preventing the substrate from attaching to either of the sites, it reduces the enzymes’ catalytic activity.

Вопрос 4: Что такое рецепторы и чем они отличаются от ферментов?

Отвечать:

In the body, biological macromolecules provide a variety of roles. Enzymes, for example, are proteins that act as biological catalysts in the body; receptors, on the other hand, are proteins that are essential for the body’s communication system.

Вопрос 5: Что такое биологическая цель?

Отвечать:

Any biological entity that is targeted for modification is referred to as a biological target.