La mécanique quantique pour concevoir des médicaments

Publié par Redbran le 25/10/2016 à 12:00
Source: CORDIS-Europa
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Il n'est pas toujours simple de partir des données cristallographiques pour identifier les interactions entre la protéine et le ligand. Des méthodes de mécanique quantique pourraient permettre de mieux comprendre les forces intermoléculaires non classiques.

Les macromolécules, telles que les protéines, ne fonctionnent pas de la même façon que des entités isolées. Elles sont en effet impliquées dans des processus biologiques avec d'autres espèces, comme d'autres protéines, des molécules de ligand et des molécules de solvant. Ces interactions reposent sur l'organisation et la reconnaissance moléculaires.

Plus précisément, la liaison entre deux partenaires en interaction a des composants enthalpiques et entropiques. En d'autres termes, la reconnaissance est associée à des modifications dans la structure et la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il...) des deux parties. La compréhension des forces à l'origine de la reconnaissance et de l'interaction nécessite une description détaillée de la dynamique de liaison.

La compréhension de la dynamique de liaison macromoléculaire est d'une grande importance pour la chimie médicinale, car elle permet de se baser sur la structure pour concevoir les macromolécules de façon rationnelle. Tel était l'objectif du projet IMPSCORE (Introducing stacking and halogen bonding effects into ligand-target interaction energy calculations), financé par l'UE.

Les chercheurs ont travaillé sur la précision des calculs d'enthalpie. Ils ont collecté des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) expérimentales issues de la littérature et défini des paramètres basés sur des mesures calorimétriques. En se basant sur des données expérimentales et des calculs en mécanique quantique (La mécanique quantique est la branche de la physique qui a pour but d'étudier et de...), l'objectif était d'améliorer le terme enthalpique dans les fonctions de score.

Ils ont adopté la théorie de la fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions....) de la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) pour les analyses de décomposition (En biologie, la décomposition est le processus par lequel des corps organisés, qu'ils...) de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) de systèmes modèle sélectionnés. Les chercheurs ont mené une série d'études sur les chaînes guanine et xanthine ainsi que sur les structures quadruples combinant des liaisons halogène (Les halogènes sont une série chimique constituée des éléments chimiques du...) et hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.).

Avant IMPSCORE, l'opinion générale était que la liaison hydrogène définissait la formation des complexes protéines-ligand. Les résultats suggèrent que la liaison halogène peut avoir un rôle plus important dans la formation de ces complexes. En outre, les chercheurs ont pu déterminer que l'halogénation ne se limite pas à affecter le caractère hydrophobe (Un composé est dit hydrophobe (du grec υδρο, hydro = eau, et...) des composés ligands.

La liaison halogène est une interaction non covalente qui a suscité une attention accrue pour l'étude des complexes protéine-ligand. De nombreux médicaments dépendent de molécules halogénées pour établir des liaisons halogènes avec des biomolécules. IMPSCORE a montré qu'il peut s'agir d'un outil puissant pour améliorer la sélectivité et l'affinité des liaisons.

Selon les résultats du projet, la liaison halogène ne doit plus être considérée comme une interaction non convalente avec un effet hydrophobe, mais plutôt comme une liaison chimique covalente faible. Élément important, elle peut être utilisée comme paramètre (Un paramètre est au sens large un élément d'information à prendre en compte...) de réglage dans la conception de médicaments, afin d'augmenter les liaisons hydrogène.

Pour plus d'information voir:
- http://www.wwpdb.org/
- http://www.mobywat.com/
- Final Report Summary - IMPSCORE (Introducing stacking and halogen bonding effects into ligand-target interaction energy calculations)
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