Des chercheurs de l'Université d'État de Caroline du Nord ont créé la plus grande bibliothèque virtuelle accessible au public d'échafaudages de macrolides. La bibliothèque, appelée V1M, contient des structures chimiques et des propriétés calculées pour 1 million d'échafaudages de macrolides susceptibles d'être utilisés comme antibiotiques ou anticancéreux.

« En tant que chimistes, nous ne pouvons regarder qu'une infime partie de l'univers chimique réel, " dit Denis Fourches, professeur adjoint de chimie à NC State et auteur correspondant d'un article décrivant le travail. "Si nous essayions de synthétiser et de tester tous les produits chimiques individuels d'intérêt possibles, cela prendrait beaucoup trop de temps et coûterait trop cher. Nous devons donc utiliser des ordinateurs pour explorer ces parties inconnues de l'espace chimique."

Une façon dont les chimistes utilisent les ordinateurs est de les utiliser pour énumérer, ou générer virtuellement, nouvelles molécules et comparer leurs propriétés prédites à celles des médicaments existants. Ce processus de criblage in silico identifie rapidement et à moindre coût des composés possédant des propriétés souhaitables que les chimistes expérimentaux peuvent ensuite synthétiser et tester.

Les macrolides sont une famille de produits chimiques principalement utilisés comme antibiotiques et médicaments anticancéreux. Leur structure cyclique unique leur permet de se lier à des cibles protéiques difficiles. Certains d'entre eux sont considérés comme des drogues de dernier recours, surtout pour les bactéries résistantes aux médicaments.

"Les macrolides sont des produits naturels, " Fourches dit. "Ces produits chimiques sont produits par des bactéries comme un moyen de tuer d'autres bactéries. Mais il faut 20 à 25 étapes chimiques pour synthétiser ces composés très complexes, ce qui est un processus long et coûteux. Donc si vous voulez trouver de nouveaux composés, la simulation informatique est de loin le moyen le plus rapide de le faire."

Fourches et ses collègues ont créé un logiciel informatique appelé PKS Enumerator, qui génère de très grandes bibliothèques d'analogues chimiques virtuels de médicaments macrolides. Le logiciel utilise des blocs de construction chimiques extraits d'un ensemble de 18 macrolides bioactifs connus, décomposer chacun en ses composants chimiques, puis les remanier pour créer de nouveaux composés selon une série de règles et de contraintes utilisateur. La bibliothèque résultante de nouveaux macrolides - V1M - classe les nouveaux composés par taille, poids, topologie et donneurs et accepteurs de liaisons hydrogène.

"Nous voulions créer une bibliothèque virtuelle de produits chimiques complètement nouveaux que personne n'a probablement jamais synthétisés, mais ces composés devaient encore être suffisamment similaires aux médicaments macrolides connus afin de rendre cette bibliothèque pertinente pour la communauté des chercheurs, " dit Fourches. " V1M est la première bibliothèque du domaine public de ces nouveaux macrolides, qui sont tous chimiquement similaires aux 18 macrolides bioactifs connus que nous avons analysés. Espérons que d'autres chercheurs pourront utiliser la bibliothèque pour approfondir et identifier certains composés qui pourraient être utiles dans la découverte de médicaments. »