Fig. 1. Representaciones de una vía de montaje, tomando la adenina como ejemplo. (A) Una de las muchas vías de ensamblaje de la adenina (resulta ser la más corta, según nuestro algoritmo MC, explicado más adelante). El grupo de ensamblaje (que se muestra dentro de los cuadros punteados) evoluciona con cada paso de ensamblaje. Los colores indican qué dos bloques de construcción de ensamblaje se utilizan para hacer el nuevo (tenga en cuenta que los esquemas de color son independientes para cada paso). (B) La representación del paso clave de la ruta de ensamblaje. (C) El proceso conjunto para cada paso clave del ensamblaje, que se utiliza para calcular la representación de varios conjuntos. (D) La representación de varios conjuntos de esta ruta de ensamblaje. Estrictamente hablando, debe escribirse como {[1] 1, [2] 1} donde el superíndice "1" es la multiplicidad de este bloque de construcción de ensamblaje, es decir, después de cancelar, aparece una vez en el lado izquierdo de (C), pero por simplicidad, solo escribimos explícitamente la multiplicidad cuando no es 1. Crédito:DOI:10.1126 / sciadv.abj2465
Un nuevo método de exploración del espacio químico podría ayudar a crear avances científicos en áreas que incluyen el diseño y el descubrimiento de fármacos, dicen sus creadores.
El concepto, conocida como teoría de ensamblajes, se describe en un nuevo artículo publicado hoy en la revista Avances de la ciencia por un equipo de la Facultad de Química de la Universidad de Glasgow.
La teoría de ensamblajes permite a los científicos convertir moléculas en árboles moleculares, como un árbol genealógico que identifica a los padres y a la descendencia, y la técnica se puede verificar experimental y computacionalmente.
El equipo, dirigido por el profesor Lee Cronin, usó la teoría de ensamblajes para explorar el espacio químico, el término que los científicos usan para el vasto conjunto de combinaciones potenciales de moléculas y compuestos químicos.
Cada químico conocido tiene una posición única en el espacio químico. Algunos, como el ADN, se han desarrollado naturalmente a través de la evolución, mientras otros, como muchos medicamentos, han sido creados a través de la experimentación en laboratorios.
La teoría de ensamblajes proporciona a los científicos la capacidad de descomponer las moléculas en sus partes constituyentes, y encontrar nuevas formas de combinarlos con otras moléculas que tengan partes similares.
El proceso es análogo a dividir palabras en letras, luego barajar las letras para formar nuevas palabras. Ofrece a los químicos un enfoque más estructurado para descubrir nuevas moléculas, que a menudo requiere un largo ensayo y error antes de encontrar combinaciones útiles.
En el papel, el equipo describe cómo utilizaron su enfoque de teoría de ensamblaje para explorar la clase de drogas conocidas como opiáceos, analgésicos poderosos pero adictivos que pueden ser mortales cuando se usan incorrectamente.
Las nuevas formas de opiáceos que son igual de eficaces para tratar el dolor pero menos potencialmente peligrosas podrían ofrecer a los médicos nuevos enfoques para la atención del paciente.
En una computadora que ejecuta su algoritmo de teoría de ensamblaje, el equipo agrupó nueve opiáceos naturales y sintéticos. El sistema dividió las moléculas en partes más pequeñas conocidas como grupos de ensamblaje y exploró combinaciones de los grupos hasta que se pudo encontrar una ruta que pudiera construir todos los opiáceos del grupo.
Al tomar las partes comunes a todas las rutas de los árboles de ensamblaje de opiáceos, el equipo pudo inventar nuevos opiáceos combinando las partes de formas ligeramente diferentes para mantener la forma general de la molécula, pero explore nuevos tipos arquitectónicos.
De este modo, el proceso de descubrimiento puede explorar nuevos tipos de fármacos potenciales, pero conserve algunas de las características clave necesarias para que el fármaco esté activo. Una mayor exploración en el futuro podría conducir al desarrollo de nuevos tipos de analgésicos que sean menos adictivos.
El profesor Cronin dijo:"El espacio químico no es solo grande, es asombrosamente vasto. Hay más moléculas potencialmente farmacológicas para explorar que estrellas en el universo observable".
"Lo que nos brinda la teoría de ensamblajes es una mano amiga para navegar por ese espacio químico trabajando hacia atrás a partir de moléculas conocidas. Al descomponerlas en sus partes constituyentes, podemos desarrollar nuestra comprensión de cómo se crearon y cómo se pueden combinar para crear nuevos compuestos.
"Elimina muchas de las conjeturas que han caracterizado el proceso de la química hasta ahora, y potencialmente podría agilizar el proceso de desarrollo de nuevos compuestos para su uso en medicina. Estamos particularmente entusiasmados con los posibles nuevos candidatos a opiáceos que ha encontrado esta técnica ".
El papel del equipo, titulado "Exploración y mapeo del espacio químico con árboles de ensamblaje molecular, "se publica en Avances de la ciencia .
