Micromolécula

En bioloxía molecular e farmacoloxía, unha micromolécula ou molécula pequena é un composto orgánico de baixo peso molecular (≤ 1000 daltons) que pode regular un proceso biolóxico, cun tamaño da orde de 1 nm. Moitos fármacos son moléculas pequenas; os termos son equivalentes na literatura. As estruturas maiores como os ácidos nucleicos e proteínas e moitos polisacáridos non son moléculas pequenas, aínda que os monómeros que as constitúen (nucleótidos, aminoácidos e monosacáridos, respectivamente) adoitan considerarse moléculas pequenas. As moléculas pequenas poden utilizarse como ferramentas de investigación para estudar as funcións biolóxicas e os compostos iniciais prometedores no desenvolvemento de novos fármacos. Algunhas poden inhibir unha función específica dunha proteína ou distorsionar as interaccións proteína-proteína.

A farmacoloxía adoita restrinxir o termo "pequena molécula" a moléculas que se unen a macromoléculas biolóxicas específicas e actúan como un efector, alterando a actividade ou función da diana biolóxica. As pequenas moléculas poden ter diversas funcións biolóxicas ou aplicacións, funcionando como moléculas de sinalización celular, fármacos en medicina, pesticidas en agricultura e en moitas outras funcións. Estes compostos poden ser naturais (como os metabolitos secundarios) ou artificiais (como os fármacos antivirais); poden ter un efecto beneficioso contra unha doenza (como os fármacos) ou poden ser prexudiciais (como os teratóxenos e carcinóxenos).

 Límite no peso molecular 
O límite superior de peso molecular dunha micromolécula é de aproximadamente 900 daltons, o cal permite que difunda rapidamente a través das membranas celulares para que poida chegar aos sitios intracelulares onde actúa. Este límite de peso molecular é tamén condición necesaria pero non suficiente para a biodispoñibilidade oral, xa que permite o transporte transcelular a través das células do epiteilio intestinal. Ademais da permeabilidade intestinal, a molécula debe tamén posuír unha velocidade de difusión en auga o suficientemente rápida, unha adecuada solubilidade en auga e un metabolismo de primeiro paso de moderado a lento. Para un candidato a pequena molécula fármaco oral recoméndase un límite de peso molecular algo menor de 500 daltons (como parte da "regra do cinco") baseándose na observación de que as taxas de desgaste clínico se reducen significativamente se o peso molecular se mantén por baixo dese límite.

 Fármacos 
A maioría dos fármacos son pequenas moléculas, aínda que algúns poden ser proteínas (por exemplo, insulina e outros produtos biolóxicos). Coa excepción dos anticorpos terapéuticos, moitas proteínas degrádanse se son administradas oralmente e a maioría non poden cruzar a membrana plasmática. As moléculas pequenas é máis probable que se absorban, aínda que algunhas delas só se absorben despois da administración oral se se dan como profármacos. Unha vantaxe que os fármacos pequenas moléculas teñen sobre os produtos biolóxicos que son "moléculas grandes" é que moitas moléculas pequenas se poden tomar por vía oral, mentres que os produtos biolóxicos xeralmente requiren a súa inxección ou outra administración parenteral. Os fármacos que son pequenas moléculas adoitan ser máis simples de fabricar e máis baratos para o comprador. Un inconveniente é que non todas as dianas son susceptibles de modificación usando fármacos pequenas moléculas; as bacterias e os cancros adoitan ser resistentes aos seus efectos.

 Metabolitos secundarios 
Diversos organismos, como bacterias, fungos e plantas, producen metabolitos secundarios que son pequenas moléculas, tamén coñecidaos como produtos naturais, que interveñen na sinalización celular, pigmentación e defensa contra a predación. Os metabolitos secundarios son unha rica fonte de compostos bioloxicamente activos e, por tanto, utilízanse con frecuencia como ferramentas de investigación e compostos iniciais para o descubrimento de fármacos. Exemplos de metabolitos secundarios son:

 Alcaloides
 Glicósidos
 Lípidos
 péptidos non ribosómicos, como a actinomicina-D
 Fenazinas
 Fenois naturais (como os flavonoides)
 Policétidos
 Terpenos e terpenoides, incluíndo os esteroides
 Tetrapirrois.

 Ferramentas de investigación 
miniatura|200px|Exemplo de cultivo celular dunha pequena molécula como ferramenta en lugar de usar unha proteína. En cultivo celular para obter unha liñaxe pancreática a partir de células nais mesodérmicas, debe activarse a vía de sinalización do ácido retinoico mentres que a vía de sonic hedgehog debe ser inhibida, o cal pode facerse engadindo ao medio de crecemento anticorpos anti-shh, a proteína que interacciona con Hedgehog, ou a ciclopamina, onde as primeiras dúas moléculas son proteínas e a última unha molécula pequena.
Os encimas e receptores son a miúdo activados ou inhibidos por proteínas endóxenas, pero poden ser tamén inhibidos por pequenas moléculas inhibidoras ou activadoras endóxenas ou exóxenas, que poden unirse ao sitio activo ou no sitio alostérico.

Un exemplo é o composto teratóxeno e carcinóxeno forbol 12-miristato 13-acetato, que é un terpeno de orixe vexetal que activa a proteína quinase C, que promove o cancro, converténdoo nunha útil ferramenta de investigación. Tamén interesa a creación de pequenas moléculas factores de transcrición artificiais para regular a expresión xénica, un exemplo é o wrenchnolol (unha molécula con forma de chave inglesa ou wrench en inglés).

A unión dun ligando pode aracterizarse usando unha variedade de técnicas analíticas como a resonancia plasmónica de superficie, a termoforese a microscala ou a interferometría de polarización dual para cuantificar as afinidades de reacción e propiedades cinéticas e tamén calquera cambio conformacional inducido.

 Terapias antixenómicas 
As terapias antixenómicas de pequenas moléculas (SMATs polas súas sigls en inglés) son unha tecnoloxía de biodefensa que ten como diana sinaturas de ADN atopadas en moitos axentes de guerra biolóxica. Estes SMATs son novos fármacos de amplo espectro que unifican as actividades antibacterianas, antivirais e antimaláricas nunha soa terapia que ofrece un custo-beneficio proveitoso e vantaxes loxísticas para médicos e militares.

 Notas 

 Véxase tamén 
 Outros artigos 
 Farmacoloxía
 Regra do cinco de Lipinski
 Metabolito
 Quimioxenómica
 Neurotransmisor
 Peptidomimético
 Macromolécula

 Ligazóns externas 


Categoría:Fisioloxía vexetal
Categoría:Descubrimento de fármacos
Categoría:Fármacos