Onderzoekers van de North Carolina State University hebben de grootste openbaar beschikbare virtuele bibliotheek van macrolide-steigers gecreëerd. De bibliotheek, V1M genaamd, bevat chemische structuren en berekende eigenschappen voor 1 miljoen macrolide-steigers met potentieel voor gebruik als antibiotica of kankermedicijnen.

"Als chemici, we kunnen maar naar een klein deel van het eigenlijke chemische universum kijken, " zegt Denis Fourches, assistent-professor scheikunde bij NC State en corresponderende auteur van een paper waarin het werk wordt beschreven. "Als we alle mogelijke individuele chemicaliën van belang zouden synthetiseren en testen, het zou veel te veel tijd kosten en te duur zijn. Dus we moeten computers gebruiken om die onbekende delen van de chemische ruimte te verkennen."

Een manier waarop scheikundigen computers gebruiken, is door ze te gebruiken om te inventariseren, of virtueel genereren, nieuwe moleculen en vergelijk hun voorspelde eigenschappen met die van bestaande medicijnen. Dit in silico-screeningproces identificeert snel en goedkoop verbindingen met gewenste eigenschappen die experimentele chemici vervolgens kunnen synthetiseren en testen.

Macroliden zijn een familie van chemicaliën die voornamelijk worden gebruikt als antibiotica en geneesmiddelen tegen kanker. Door hun unieke ringstructuur kunnen ze zich binden aan moeilijke eiwitdoelen. Sommigen van hen worden beschouwd als laatste redmiddel, vooral voor resistente bacteriën.

"Macroliden zijn natuurlijke producten, " zegt Fourches. "Deze chemicaliën worden door bacteriën geproduceerd als middel om andere bacteriën te doden. Maar er zijn 20 tot 25 chemische stappen nodig om deze zeer complexe verbindingen te synthetiseren, wat een tijdrovend en kostbaar proces is. Dus als je nieuwe verbindingen wilt vinden, computersimulatie is verreweg de snelste manier om het te doen."

Fourches en zijn collega's creëerden een computersoftwareprogramma genaamd de PKS Enumerator, die zeer grote bibliotheken van virtuele chemische analogen van macrolidegeneesmiddelen genereert. De software maakt gebruik van chemische bouwstenen die zijn geëxtraheerd uit een set van 18 bekende bioactieve macroliden, elk opsplitsen in zijn samenstellende chemische delen, en ze vervolgens opnieuw te rangschikken om nieuwe verbindingen te maken volgens een reeks regels en gebruikersbeperkingen. De resulterende bibliotheek van nieuwe macroliden - V1M - classificeert de nieuwe verbindingen op grootte, gewicht, topologie en waterstofbrugdonoren en -acceptoren.

"We wilden een virtuele bibliotheek creëren van volledig nieuwe chemicaliën die waarschijnlijk nog nooit iemand heeft gesynthetiseerd. maar die verbindingen moesten nog steeds voldoende vergelijkbaar zijn met bekende macrolidegeneesmiddelen om deze bibliotheek relevant te maken voor de onderzoeksgemeenschap, " zegt Fourches. "V1M is de eerste bibliotheek in het publieke domein van deze nieuwe macroliden, die allemaal chemisch vergelijkbaar zijn met de 18 bekende bioactieve macroliden die we hebben geanalyseerd. Hopelijk kunnen andere onderzoekers de bibliotheek gebruiken om verder te screenen en enkele verbindingen te identificeren die nuttig kunnen zijn bij het ontdekken van geneesmiddelen."