Fig. 1. Représentations d'un parcours d'assemblage, en prenant l'adénine comme exemple. (A) L'une des nombreuses voies d'assemblage de l'adénine (elle s'avère être la plus courte, selon notre algorithme MC, expliqué plus tard). Le pool d'assemblage (affiché à l'intérieur des cases en pointillés) évolue à chaque étape d'assemblage. Les couleurs indiquent les deux blocs de construction d'assemblage utilisés pour créer le nouveau (notez que les schémas de couleurs sont indépendants pour chaque étape). (B) La représentation de l'étape clé de la voie d'assemblage. (C) Le processus conjoint pour chaque étape clé d'assemblage, qui est utilisé pour élaborer la représentation multi-ensemble. (D) La représentation multi-ensemble de cette voie d'assemblage. À proprement parler, il devrait être écrit comme {[1]1, [2]1} où l'exposant « 1 » est la multiplicité de ce bloc de construction d'assemblage, C'est, après annulation, il apparaît une fois à gauche de (C), mais pour plus de simplicité, nous n'écrivons explicitement la multiplicité que lorsqu'elle n'est pas à 1. Crédit :DOI :10.1126/sciadv.abj2465
Une nouvelle méthode d'exploration de l'espace chimique pourrait aider à créer des percées scientifiques dans des domaines tels que la conception et la découverte de médicaments, disent ses créateurs.
Le concept, connue sous le nom de théorie des assemblages, est décrit dans un nouvel article publié aujourd'hui dans la revue Avancées scientifiques par une équipe de la School of Chemistry de l'Université de Glasgow.
La théorie de l'assemblage permet aux scientifiques de transformer des molécules en arbres moléculaires, comme un arbre généalogique identifiant les parents et la progéniture, et la technique peut être vérifiée expérimentalement et informatiquement.
L'équipe, dirigé par le professeur Lee Cronin, utilisé la théorie de l'assemblage pour explorer l'espace chimique - le terme que les scientifiques utilisent pour désigner le vaste bassin de combinaisons potentielles de molécules et de composés chimiques.
Chaque produit chimique connu a une position unique dans l'espace chimique. Certains, comme l'ADN, se sont développés naturellement à travers l'évolution, pendant que les autres, comme beaucoup de médicaments, ont été créés grâce à des expérimentations en laboratoire.
La théorie de l'assemblage offre aux scientifiques la capacité de décomposer les molécules en leurs éléments constitutifs, et de trouver de nouvelles façons de les combiner avec d'autres molécules qui ont des parties similaires.
Le processus est analogue à la décomposition des mots en lettres, puis mélanger les lettres pour créer de nouveaux mots. Il offre aux chimistes une approche plus structurée pour découvrir de nouvelles molécules, ce qui nécessite souvent des essais et des erreurs fastidieux avant de trouver des combinaisons utiles.
Dans le journal, l'équipe décrit comment ils ont utilisé leur approche de la théorie de l'assemblage pour explorer la classe de médicaments appelés opiacés, des analgésiques puissants mais addictifs qui peuvent être mortels lorsqu'ils sont mal utilisés.
De nouvelles formes d'opiacés tout aussi efficaces dans le traitement de la douleur mais moins potentiellement dangereuses pourraient offrir aux médecins de nouvelles approches de la prise en charge des patients.
Sur un ordinateur exécutant leur algorithme de théorie des assemblages, l'équipe a regroupé neuf opiacés naturels et synthétiques. Le système a divisé les molécules en parties plus petites connues sous le nom de pools d'assemblage et a exploré des combinaisons de pools jusqu'à ce qu'une voie puisse être trouvée qui pourrait construire tous les opiacés du groupe.
En reprenant les pièces communes à toutes les filières de l'arbre d'assemblage des opiacés, l'équipe a pu inventer de nouveaux opiacés en combinant les pièces de manière légèrement différente pour conserver la forme globale de la molécule, mais explorer de nouveaux types architecturaux.
De cette façon, le processus de découverte peut explorer de nouveaux types de médicaments potentiels, mais conservez certaines des caractéristiques clés requises pour que le médicament soit actif. Une exploration plus poussée à l'avenir pourrait conduire au développement de nouveaux types d'analgésiques moins addictifs.
Le professeur Cronin a déclaré :« L'espace chimique n'est pas seulement grand, il est incroyablement vaste. Il y a plus de molécules potentiellement médicamenteuses à explorer qu'il n'y a d'étoiles dans l'univers observable.
"Ce que la théorie de l'assemblage nous donne, c'est un coup de main pour naviguer dans cet espace chimique en travaillant à rebours à partir de molécules connues. En les décomposant en leurs éléments constitutifs, nous pouvons développer notre compréhension de la façon dont ils ont été créés et comment ils peuvent être combinés pour créer de nouveaux composés.
"Cela supprime une grande partie des conjectures qui ont caractérisé le processus de la chimie jusqu'à présent, et pourrait potentiellement rationaliser le processus de développement de nouveaux composés à utiliser en médecine. Nous sommes particulièrement enthousiasmés par les nouveaux candidats opiacés potentiels que cette technique a trouvés."
Le papier de l'équipe, intitulé "Explorer et cartographier l'espace chimique avec des arbres d'assemblage moléculaire, " est publié dans Avancées scientifiques .
