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Molekulare Erkennung in chemischen und biologischen Systemen

Abstract

Strukturbasiertes Ligandendesign in der medizinischen Chemie und im Pflanzenschutz beruht auf der Identifizierung und Quantifizierung von schwachen, nichtkovalenten Wechselwirkungen und dem Verständnis der Rolle von Wasser. Ein wichtiges Werkzeug zum Abrufen von vorhandenem Wissen ist die Suche in Datenbanken von kleinen Molekülen und Proteinen. Die Erstellung eines thermodynamischen Profils zusammen mit der Röntgenstrukturanalyse und theoretischen Untersuchungen ist der Schlüssel zur Aufklärung des Energieprofils der Wasserverdrängung durch den Liganden. Biologische Bindungsstellen unterscheiden sich stark in ihrer Form, konformativen Dynamik und Polarität, weshalb verschiedene Entwicklungsstrategien für Liganden benötigt werden, wie hier anhand mehrerer Fallstudien gezeigt ist. Die Wechselwirkung zwischen Dipolen ist zu einem zentralen Baustein der molekularen Erkennung geworden. Orthogonale Wechselwirkungen, Halogenbrücken und Amid⋅⋅⋅π‐Stapelung bieten neue Möglichkeiten für innovative Leitstrukturoptimierung. Die Kombination von Untersuchungen an synthetischen Modellen und biologischen Rezeptoren ist notwendig, um verlässliche Informationen über schwache, nichtkovalente Wechselwirkungen und die Rolle von Wasser zu erlangen.

Beides ist erforderlich: Chemische Modellsysteme und das Studium von biologischen Rezeptoren sind für das Verständnis molekularer Erkennungsprozesse nötig. Die Identifizierung und Quantifizierung nichtkovalenter Wechselwirkungen und die Aufklärung der Rolle des Wassers sind Schlüsselelemente für das strukturbasierte Wirkstoffdesign. Fallstudien für Ligandendesign und ‐optimierung werden vorgestellt, bei denen schwache intermolekulare Wechselwirkungen zur Anwendung kommen.

Authors:   Elke Persch, Oliver Dumele, François Diederich
Journal:   Angewandte Chemie
Year:   2015
Pages:   n/a
DOI:   10.1002/ange.201408487
Publication date:   12-Feb-2015
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