ファーマコフォア

ファーマコフォア（英: pharmacophore）は、生体高分子によるリガンドの分子認識に必要な分子の特徴（官能基群とそれらの相対的な立体配置）の（抽象的な）概念である。IUPACにおけるファーマコフォアの定義は「特定の生物学的標的との最適な超分子相互作用を確実にし、生物学的反応を引き起こす（もしくは遮断する）ために必要な、立体的、電子的特徴の集合体」とされている。ファーマコフォアモデルは、構造的に多様なリガンドがどのようにして共通の受容体部位に結合するかを説明する。さらに、ファーマコフォアモデルを使用して、同じ受容体に結合する新規リガンドを、デ・ノボデザインやバーチャルスクリーニングで同定でき、創薬を支援する。
要素.
典型的なファーマコフォア要素には、疎水性重心、芳香環、水素結合アクセプターあるいはドナー、カチオン、アニオンがある。これらのファーマコフォア点はリガンドそれ自身上に位置してもよいし、受容体中に位置すると推定される投影点でもよい。
新規なリガンドを同定するためには、これらの要素を同様の性質を持つ異なる官能基群と合わせる必要がある。リガンド-受容体相互作用は通常「極性陽性」、「極性陰性」、「疎水性」である。詳細なファーマコフォアモデルには疎水性体積や水素結合ベクトルなども含まれる。
モデル開発.
ファーマコフォアモデルを開発するためのプロセスには、通常、次のステップが含まれる。
新しい分子の生物学的活性が利用できるようになると、ファーマコフォアモデルを更新してさらに洗練させることができる。
応用.
現代の計算化学では、ファーマコフォアの概念を用いて、同様の生物学的活性を持つ複数の分子から本質的な特徴を決定できる。次に、化合物データベースを検索して、同じ特徴を共有し、同じ相対配向に配置された分子を探すことができる。
ファーマコフォアは、3D-QSARモデルを開発するための出発点としても利用される。このようなツールと「特権構造」と呼ばれる関連概念は「巧みな構造変更によって、複数の種類の受容体や酵素標的に対して有用なリガンドを提供できる分子フレームワーク」と定義される。
歴史.
歴史的に、ファーマコフォアの概念はレモント・キール によって確立された。キールは1967年にこの概念に初めて言及し、1971年の論文でこの用語を使用した。
この概念の作成は、しばしば誤ってパウル・エールリヒに帰される。しかしながら、そう主張されている文献やエールリヒのいかなる著作においても、「ファーマコフォア」という用語に言及したものやこの概念を使ったものはない。
1977年に、ピーター・グンドは「分子において受容体に認識され生物学的活性の原因となる一まとまりの構造的特徴」とファーマコフォアを定義した。
外部リンク.
以下のソフトウェアパッケージによって様々な計算化学的手法を用いたファーマコフォアモデルの作成が可能である。