Inom molekylärbiologi , biokemi och farmakologi avser termen " små molekyler " kemiska föreningar med en relativt liten molekylvikt, det vill säga ämnen med låg molekylvikt (molekylvikt högst 900 dalton ), [1] som har en eller annan biologisk aktivitet, det vill säga förmågan att reglera eller påverka vissa biologiska processer. Den karakteristiska storleken på "små molekyler" är inte mer än 10 −9 m. De flesta läkemedel är små molekyler (det vill säga ämnen med låg molekylvikt).
Den övre gränsen för molekylvikten för en "liten molekyl" är ungefär 900 dalton, vilket gör att många av dessa "små molekyler" (förutsatt att de är tillräckligt lipofila , d.v.s. tillräckligt bra lipidlöslighet ) kan penetrera lipiden dubbelskikt av cellmembranet ganska snabbt och når sina intracellulära mål. [1] [2] Dessutom är en tillräckligt liten molekylvikt (mindre än 900 dalton) också ett nödvändigt men inte tillräckligt villkor för att säkerställa adekvat oral biotillgänglighet för en potentiell läkemedelskandidat . För potentiella läkemedelskandidater rekommenderar den så kallade "regeln om fem" även en något mindre maximal molekylstorlek (högst 500 dalton). Denna rekommendation är baserad på den statistiska observationen att frekvensen av klagomål på biverkningar eller behandlingsmisslyckande och frekvensen av vägran att fortsätta behandlingen i preliminära kliniska prövningar var i genomsnitt betydligt lägre för potentiella läkemedelskandidater med en molekylvikt på mindre än 500 dalton än för de med en molekylvikt mellan 500 och 900 dalton. [3] [4]
Inom farmakologi är innebörden av termen "små molekyler" vanligtvis begränsad ännu mer, och begränsar den endast till de "små molekyler" (det vill säga ämnen med låg molekylvikt) som kan binda till vissa, väldefinierade, biologiska molekyler mål - dessa eller de specifika biopolymererna, såsom en eller annan receptor , enzymatiskt eller regulatoriskt protein eller nukleinsyra , och fungerar som en effektor , som ändrar den kemiska strukturen, rumsliga konformationen, aktiviteten eller funktionen hos denna biopolymer. Små molekyler kan utföra olika biologiska funktioner, i synnerhet fungera som signalsändare , läkemedel i medicinsk praxis , gödningsmedel , bekämpningsmedel , insekticider och herbicider inom jordbruket, etc. Dessa lågmolekylära föreningar ("små molekyler") kan vara av naturligt ursprung ( sekundära metaboliter) eller konstgjorda, syntetiska (såsom antivirala läkemedel). De kan ha en positiv effekt vid vissa sjukdomar (som droger) eller kan vara skadliga och giftiga (som lågmolekylära gifter, cancerframkallande ämnen , mutagener , teratogener ). Biopolymerer som nukleinsyror, proteiner, polysackarider (såsom stärkelse , glykogen , cellulosa ) är inte "små molekyler", men deras ingående monomerer - såsom ribo- eller deoxiribonukleotider, aminosyror, monosackarider respektive - kallas ofta " små molekyler". Mycket små oligomerer sammansatta av dessa monomerer, såsom till exempel dinukleotider, trinukleotider och andra oligonukleotider, kortkedjiga peptider (oligopeptider) såsom glutation eller oxytocin , disackarider såsom sackaros , klassificeras ofta också som små molekyler.
De flesta läkemedel är små molekyler, även om vissa läkemedel kan vara proteiner (som insulin och andra biologiska läkemedel ). Många proteiner, när de tas oralt , bryts ned och kan inte penetrera cellmembranet . Ämnen med liten molekylvikt har bättre biotillgänglighet, även om många av dem bara kan absorberas som prodrugs . Läkemedel med små molekyler kan i de flesta fall tas oralt, medan läkemedel av proteinkaraktär vanligtvis kräver en parenteral administreringsväg [5] .
Ett brett spektrum av organismer, inklusive bakterier, svampar och växter, producerar sekundära metaboliter med liten molekylvikt , även kända som naturliga produkter som spelar en roll i signalering , pigmentering och försvar mot rovdjur. Sekundära metaboliter är en rik källa till biologiskt aktiva föreningar och undersöks därför ofta i sökandet efter nya läkemedel [6] . Exempel på sådana ämnen: