Molécula pequeña
En biología molecular y farmacología, una molécula pequeña o micromolécula es un compuesto orgánico de bajo peso molecular (≤ 1000 daltons) que puede regular un proceso biológico, con un tamaño del orden de 1 nm. Muchas drogas son moléculas pequeñas; los términos son equivalentes en la literatura. Las estructuras más grandes, como los ácidos nucleicos y las proteínas, y muchos polisacáridos, no son moléculas pequeñas, aunque sus monómeros constituyentes (ribo o desoxirribonucleótidos, aminoácidos y monosacáridos, respectivamente) a menudo se consideran moléculas pequeñas. Las moléculas pequeñas se pueden utilizar como herramientas de investigación para investigar la función biológica, así como como pistas para el desarrollo de nuevos agentes terapéuticos. Algunos pueden inhibir una función específica de una proteína o alterar las interacciones entre proteínas.
La farmacología suele restringir el término "molécula pequeña" a moléculas que se unen a macromoléculas biológicas específicas y actúan como efectores, alterando la actividad o función del objetivo. Las moléculas pequeñas pueden tener una variedad de funciones o aplicaciones biológicas, sirviendo como moléculas de señalización celular, fármacos en medicina, pesticidas en la agricultura y en muchas otras funciones. Estos compuestos pueden ser naturales (como los metabolitos secundarios) o artificiales (como los fármacos antivirales); pueden tener un efecto beneficioso contra una enfermedad (como los medicamentos) o pueden ser perjudiciales (como los teratógenos y carcinógenos).
Límite de peso molecular
El límite superior de peso molecular para una molécula pequeña es de aproximadamente 900 daltons, lo que permite la posibilidad de difundirse rápidamente a través de las membranas celulares para que pueda alcanzar los sitios de acción intracelulares. Este límite de peso molecular también es una condición necesaria pero insuficiente para la biodisponibilidad oral, ya que permite el transporte transcelular a través de las células epiteliales intestinales. Además de la permeabilidad intestinal, la molécula también debe poseer una velocidad de disolución en agua razonablemente rápida y una solubilidad en agua adecuada y un metabolismo de primer paso de moderado a bajo. Se ha recomendado un límite de peso molecular algo más bajo de 500 daltons (como parte de la "regla de cinco") para candidatos a fármacos orales de molécula pequeña basándose en la observación de que las tasas de deserción clínica se reducen significativamente si el peso molecular es mantenerse por debajo de este límite.
Drogas
La mayoría de los productos farmacéuticos son moléculas pequeñas, aunque algunos medicamentos pueden ser proteínas (por ejemplo, insulina y otros productos médicos biológicos). Con la excepción de los anticuerpos terapéuticos, muchas proteínas se degradan si se administran por vía oral y, en la mayoría de los casos, no pueden atravesar las membranas celulares. Es más probable que las moléculas pequeñas se absorban, aunque algunas de ellas sólo se absorben después de la administración oral si se administran como profármacos. Una ventaja que tienen los fármacos de molécula pequeña (SMD) sobre los medicamentos de "molécula grande" Los biológicos es que muchas moléculas pequeñas pueden tomarse por vía oral, mientras que los biológicos generalmente requieren inyección u otra administración parenteral.
Metabolitos secundarios
Una variedad de organismos, incluidas bacterias, hongos y plantas, producen metabolitos secundarios de moléculas pequeñas, también conocidos como productos naturales, que desempeñan un papel en la señalización celular, la pigmentación y la defensa contra la depredación. Los metabolitos secundarios son una rica fuente de compuestos biológicamente activos y, por lo tanto, a menudo se utilizan como herramientas de investigación y pistas para el descubrimiento de fármacos. Ejemplos de metabolitos secundarios incluyen:
- Alkaloids
- Glycosides
- Lipids
- Péptidos noribosómicos, como actinomycin-D
- Fenazines
- Fenoles naturales (incluidos los flavonoides)
- Polyketide
- Terpenes, incluyendo esteroides
- Tetrapyrroles.
Herramientas de investigación
Las enzimas y los receptores a menudo son activados o inhibidos por proteínas endógenas, pero también pueden ser inhibidos por inhibidores o activadores de moléculas pequeñas endógenas o exógenas, que pueden unirse al sitio activo o al sitio alostérico.
Un ejemplo es el teratógeno y carcinógeno forbol 12-miristato 13-acetato, que es un terpeno vegetal que activa la proteína quinasa C, que promueve el cáncer, lo que lo convierte en una herramienta de investigación útil. También existe interés en crear factores de transcripción artificiales de moléculas pequeñas para regular la expresión genética, como por ejemplo el Wrenchnolol (una molécula con forma de llave inglesa).
La unión del ligando se puede caracterizar utilizando una variedad de técnicas analíticas como resonancia de plasmón superficial, termoforesis a microescala o interferometría de polarización dual para cuantificar las afinidades de la reacción y las propiedades cinéticas y también cualquier cambio conformacional inducido.
Terapéutica antigenómica
La terapia antigenómica de moléculas pequeñas, o SMAT, se refiere a una tecnología de biodefensa que se dirige a las firmas de ADN que se encuentran en muchos agentes de guerra biológica. Los SMAT son medicamentos nuevos de amplio espectro que unifican actividades antibacterianas, antivirales y antipalúdicas en una única terapia que ofrece beneficios sustanciales en costos y ventajas logísticas para médicos y militares.