संरचना-गतिविधि संबंध और औषधीय रसायन विज्ञान के सिद्धांत

संरचना-गतिविधि संबंध (SAR) एक अणु की रासायनिक संरचना और उसकी जैविक गतिविधि के बीच का संबंध है। यह क्षेत्र पाठक को औषधीय-रसायन विज्ञान के उन सिद्धांतों से परिचित कराता है जिनके द्वारा किसी दवा की संरचना में छोटे बदलाव व्यवस्थित रूप से यह बदलते हैं कि वह अपने लक्ष्य से कैसे जुड़ती है, शरीर में कैसे वितरित होती है, और एक प्रभाव उत्पन्न करती है, और उन वैचारिक उपकरणों से भी परिचित कराता है जिनका उपयोग रसायनज्ञ उन परिवर्तनों को पढ़ने और उनका लाभ उठाने के लिए करते हैं।

Definition

संरचना-गतिविधि संबंध विश्लेषण इस बात का व्यवस्थित अध्ययन है कि रासायनिक संरचना में परिवर्तन जैविक गतिविधि में परिवर्तनों से कैसे संबंधित हैं, जिसका उपयोग औषधीय रसायन विज्ञान में बायोएक्टिव अणुओं के गुणों की व्याख्या, भविष्यवाणी और अनुकूलन के लिए किया जाता है।

Scope

यह क्षेत्र गतिविधि के उन मुख्य निर्धारकों का सर्वेक्षण करता है जिनमें औषधीय रसायनज्ञ हेरफेर करते हैं: लिपोफिलिसिटी और अन्य भौतिक-रासायनिक गुण, त्रि-आयामी और स्टीरियोकेमिकल विशेषताएं, फार्माकोफोर जो आवश्यक अंतःक्रिया पैटर्न को कैप्चर करता है, कार्य को बनाए रखते हुए संरचना को बदलने के तरीके के रूप में बायोइसोस्टेरिक प्रतिस्थापन, और गतिविधि का मात्रात्मक मॉडलिंग (QSAR)। यह इन्हें डिजाइन सिद्धांतों के एक जुड़े हुए निकाय के रूप में प्रस्तुत करता है, और इसके नीचे अधिक विस्तृत विषय प्रविष्टियों से जोड़ता है।

Sub-topics

• बायोआइसोस्टेरिक प्रतिस्थापन सिद्धांत
• लिपोफिलिसिटी और हाइड्रोफोबिसिटी
• फार्माकोफोर पहचान और मॉडलिंग
• मात्रात्मक संरचना-गतिविधि विश्लेषण (QSAR)
• स्टीरियोकेमिस्ट्री और काइरल दवा के गुण

Core questions

• एक अणु की विशिष्ट संरचनात्मक विशेषताएं जैविक लक्ष्य पर उसकी आत्मीयता और प्रभाव को कैसे निर्धारित करती हैं?
• कौन से भौतिक-रासायनिक गुण सबसे दृढ़ता से यह नियंत्रित करते हैं कि कोई यौगिक उस लक्ष्य तक पहुँचता है और उससे जुड़ता है?
• आवश्यक गतिविधि खोए बिना शक्ति या गुणों में सुधार के लिए संरचना को कैसे संशोधित किया जा सकता है?
• संरचना और गतिविधि के बीच संबंध को कब मात्रात्मक रूप से व्यक्त किया जा सकता है और अप्रयुक्त यौगिकों की भविष्यवाणी के लिए उपयोग किया जा सकता है?

Key concepts

• संरचना-गतिविधि संबंध (SAR)
• भौतिक-रासायनिक गुण (लिपोफिलिसिटी, आयनीकरण, आकार)
• फार्माकोफोर
• स्टीरियोकेमिस्ट्री और त्रि-आयामी आकार
• बायोइसोस्टेरिज्म
• मात्रात्मक संरचना-गतिविधि संबंध (QSAR)
• लीड अनुकूलन
• दवा-पसंद और संपत्ति-आधारित डिजाइन

Key theories

हंश विश्लेषण (SAR के लिए रैखिक मुक्त-ऊर्जा दृष्टिकोण)

एक सजातीय श्रृंखला के भीतर जैविक गतिविधि को मापने योग्य प्रतिस्थापन गुणों से सहसंबंधित किया जा सकता है - सबसे प्रमुख रूप से एक हाइड्रोफोबिक (लिपोफिलिसिटी) पैरामीटर इलेक्ट्रॉनिक और स्टेरिक शब्दों के साथ - रैखिक मुक्त-ऊर्जा संबंधों के माध्यम से, SAR को एक मात्रात्मक, पूर्वानुमानित अभ्यास में बदल देता है।

Mechanisms

एक दवा जैविक लक्ष्य के साथ गैर-सहसंयोजक (या कभी-कभी सहसंयोजक) अंतःक्रियाएं बनाकर कार्य करती है, इसलिए इसकी गतिविधि इसके आकार और कार्यात्मक समूहों की बंधन स्थल के साथ पूरकता पर और उन भौतिक-रासायनिक गुणों पर संयुक्त रूप से निर्भर करती है जो यह निर्धारित करते हैं कि यह स्थल तक पहुंचती है या नहीं। औषधीय रसायनज्ञ नियंत्रित तरीके से संरचना को बदलकर इसका फायदा उठाते हैं: पारगम्यता और बंधन को समायोजित करने के लिए लिपोफिलिसिटी को समायोजित करना, चिरल लक्ष्य से मेल खाने के लिए स्टीरियोकेमिस्ट्री को ठीक करना, आवश्यक अंतःक्रियात्मक विशेषताओं को फार्माकोफोर में अमूर्त करना, अन्य गुणों को बदलते हुए गतिविधि को बनाए रखने के लिए बायोइसोस्टेरेस के साथ समूहों को प्रतिस्थापित करना, और, जहां एक सजातीय श्रृंखला अनुमति देती है, उन मात्रात्मक मॉडलों को फिट करना जो वर्णकों को गतिविधि से संबंधित करते हैं। उन्हें जोड़ने वाला सिद्धांत यह है कि गतिविधि संरचना का एक प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य कार्य है जिसे पढ़ा, अनुमानित और अनुकूलित किया जा सकता है।

Clinical relevance

इस क्षेत्र में संरचना-गतिविधि सिद्धांत इस बात को रेखांकित करते हैं कि चिकित्सीय अणुओं की खोज और परिष्करण कैसे किया जाता है, और वे बताते हैं कि क्यों निकट से संबंधित यौगिक शक्ति, चयनात्मकता और निपटान में स्पष्ट रूप से भिन्न हो सकते हैं। यह सामग्री दवा डिजाइन पर संदर्भ और शैक्षिक पृष्ठभूमि है; यह वर्णन करती है कि आणविक गुण गतिविधि से कैसे संबंधित हैं और यह नुस्खे या व्यक्तिगत रोगी देखभाल के लिए मार्गदर्शन नहीं है।

Evidence & guidelines

वैचारिक ढांचा मूलभूत औषधीय-रसायन विज्ञान साहित्य पर आधारित है — हंश और फुजिता द्वारा मात्रात्मक SAR का परिचय, लिपिनस्की के दवा-पसंद के लिए संपत्ति-आधारित नियम, और ऐसे अवधारणाओं के डिजाइन निर्णयों को कैसे आकार देते हैं, इस पर बाद के विश्लेषण — औषधीय रसायन विज्ञान के अभ्यास पर मानक संदर्भ ग्रंथों में समेकित। ये नैदानिक ​​अभ्यास दिशानिर्देशों के बजाय कार्यप्रणाली और डिजाइन सिद्धांत हैं।

History

औषधीय रसायन विज्ञान का संरचनात्मक तर्क बीसवीं शताब्दी में संरचना-गतिविधि प्रवृत्तियों के गुणात्मक अवलोकन से स्पष्ट, मात्रात्मक ढाँचों की ओर परिपक्व हुआ। हंश और फुजिता द्वारा 1964 में रैखिक मुक्त-ऊर्जा SAR विश्लेषण का परिचय एक निर्णायक क्षण है, जिसने संरचना-गतिविधि कार्य को भौतिक-रासायनिक मापदंडों पर निर्मित एक पूर्वानुमानित विज्ञान के रूप में फिर से परिभाषित किया। बाद के संपत्ति-आधारित अनुमान, लिपिनस्की के पांच के नियम द्वारा अनुकरणीय, अकेले शक्ति से मौखिक दवा के लिए आवश्यक भौतिक-रासायनिक प्रोफ़ाइल तक ध्यान केंद्रित किया, और बाद की समीक्षाओं ने जांच की कि ये अवधारणाएं रोजमर्रा के डिजाइन निर्णयों को कैसे प्रभावित करती हैं।

Key figures

• Corwin Hansch
• Toshio Fujita
• Christopher Lipinski
• Camille Wermuth
• Paul Leeson

Seminal works

• hansch-fujita-1964
• lipinski-2001

Frequently asked questions

संरचना-गतिविधि संबंध का क्या अर्थ है?

यह एक अणु की रासायनिक संरचना और उसकी जैविक गतिविधि के बीच देखा गया संबंध है - जिस तरह से संरचना को बदलने से अणु अपने लक्ष्य पर कैसे व्यवहार करता है, यह बदल जाता है। औषधीय रसायनज्ञ इसका उपयोग यह व्याख्या करने के लिए करते हैं कि संबंधित यौगिक क्यों भिन्न होते हैं और बेहतर यौगिकों के डिजाइन का मार्गदर्शन करने के लिए करते हैं।

SAR, QSAR से कैसे भिन्न है?

SAR गतिविधि से संरचना कैसे संबंधित है, इसका सामान्य, अक्सर गुणात्मक, अध्ययन है; QSAR (मात्रात्मक संरचना-गतिविधि संबंध) उस संबंध को एक गणितीय मॉडल के रूप में व्यक्त करता है जो संख्यात्मक आणविक वर्णकों को गतिविधि से संबंधित करता है, जिससे अप्रयुक्त यौगिकों के लिए भविष्यवाणी की जा सकती है।