Grundgerüst

Als Grundgerüst wird die Teilstruktur einer Verbindung bezeichnet, die eine Stoffklasse gemeinsam hat. Oft sind damit ähnliche physikalische und chemische Eigenschaften verbunden. Auch zeigen die Stoffklassen, die durch ein Grundgerüst definiert sind, vielmals ähnliche Eigenschaften in ihrer medizinischen Wirkung.

Alle Steroide sind auf die Grundstruktur des Sterans aufgebaut. Diese besteht aus einem Polyzyklus mit 4 Ringen - drei Sechserringen und einem Fünferring. Ein Beispiel eines Steroides ist Cortison, ein Steroidhormon.

In der Medizinalchemie spielen Leitstrukturen eine wichtige Rolle. Als Leitstruktur wird ein Stoff bezeichnet, welcher sich als pharmakologisch aktiv herausgestellt hat und welche modifiziert werden kann, um eine bessere Wirkung im Körper zu erzielen.

Durch die Derivatisierung der Leitstruktur, werden Aspekte wie eine verbesserte Aufnahmen, eine verbesserte Wirkung, geringere Nebenwirkungen, besser Metabolisierung und Aufnahme etc. optimiert und so das schlußendliche Medikament entwickelt. Pharmaunternehmen haben in sogenannten Bibliotheken mehrere Millionen verschiedener Verbindungen, die bei der Suche nach neuen Medikamenten speziell ausgewertet werden.

Vorbilder für Leitstrukturen können auch Naturstoffe sein. So stammt die Acetylsalicylsäure (als Aspirin vertrieben) von der Leitstruktur der Salicylsäure ab. Durch die Veresterung der Alkoholgruppe gelang es Bayer die schon biologisch aktive Salicylsäure in ein Derivat zu überführen, welches den bitteren Geschmack und die Nebenwirkungen verminderte und eine verstärkte Wirkung zeigte. Viele weitere Firmen versuchten nach dem Erfolg des Aspirins weiter an der Leitstruktur der Salicylsäure Modifikationen vorzunehmen. Es wurden weitere Medikamente auf Basis der Grundstruktur der Salicylsäure entwickelt.

Viele Wirkstoffe sprechen Enzyme an. Sie binden an diese und aktivieren, deaktivieren oder blockieren das Enzym. Um an ein Enzym binden zu können, wird eine spezielle chemische Struktur benötigt, welche in die Bindungstasche des Enzyms binden kann. Dadurch ist es erst möglich mit Leitstrukturen zu arbeiten. Wenn eine Leitstruktur modifiziert wird, wird davon ausgegangen, dass die modifizierte Verbindung am gleichen Enzym bindet, das jedoch die Bindungsstärke, die Verträglichkeit, die Toxizität oder die Bioverfügbarkeit sich ändert. So wird eine bekannte Wirkung eines Naturstoffes genutzt, indem das Grundgerüst als Leitstruktur eingesetzt wird und damit ein Medikament entworfen wird, welches im Gegensatz zum reinen Naturstoff, bessere Eigenschaften als Substanz besitzt. Weitere Beispiele sind das Codein welches ein Derivat von Morphin ist. Im Gegensatz zum Morphin besitzt Codein eine geringeres Suchtpotential.