Strukturbasiertes Design
Neben dem Standardprotokoll des Computergestützten Designs von Arzneimittel (Computer-Aided Drug Design - CADD) für kleine Moleküle wird das Konzept des strukturbasierten Designs auch auf Proteine angewendet.
Für kleine Moleküle werden entweder die potentiell am aktivsten Verbindungen durch virtuelles Screening der Datenbanken gesucht oder chemische Modifikationen von bereits bekannten aktiven oder vordefinierten Molekülen entworfen. Um die Chance zu verbessern, die geeignetste Verbindungen und deren Modifikationen zu finden, werden Moleküle basierend auf dem Wissen über Struktur-Funktions-Beziehungen entweder manuell oder rechnerisch mit Hilfe einer chemischen Fragmentbibliothek und kombinatorischer Techniken modifiziert. Dabei werden auch genetische Algorithmen verwendet, die darauf basieren, dass Zeichenketten des SMILES-Formats, die zur Beschreibung chemischer Verbindungen benutzt werden, als Gene interpretiert werden können. Während des gesamten Prozesses wird natürlich und strickt die Kenntnisse der Beziehung zwischen der Struktur und der Funktion des Zielsystems so weit wie möglich genutzt.
Strukturinformationen bilden auch eine ausgezeichnete Basis für gezielte Proteinänderungen ein. Sie bestehen nicht nur aus chemischen Modifikationen wie bei kleinen Molekülen, sondern auch aus Mutationen ausgewählter Aminosäuren[]. Sehr vielversprechend ist die Kombination beider Ansätze wobei die Aminosäuren zuerst mutiert werden und erst dann werden die chemischen Modifikationen eingesetzt. Die Auswahl der Aminosäuren für die Mutationen basiert auf einer gründlichen Analyse der Struktur des Proteins hinsichtlich seiner Funktion. Die anschließende richtige Auswahl der chemischen Substitutionsgruppe ermöglicht dann eine hochselektive Steuerung der Proteineigenschaften.