卤素结合目前已经可以应用于晶体学工程、材料研究以及纳米技术等领域，近日，来自海德堡理论研究协会和捷克科学院的研究者开发出了一种新型工具可以使用卤素结合手段来进行新型药物的开发。相关研究刊登于国际杂志Chemical Communications上。
卤素化学被药学化学家已经使用了将近70年了，时至今日，卤素被认为是具有最有用的ADMET特性（即吸收、分散、代谢、排泄、低毒性），卤素可以改善药物口服的吸收性以及跨越生物学屏障，而且卤素也可以被用于填充存在于许多蛋白质靶点中的疏水腔，并且可以延长药物的寿命。从短期效用来看，卤素可以制出类似药物的化合物。但是通过卤素原子介导的直接反应在许多临床前药物开发的过程中往往被忽略掉了。
这项研究中，研究者表示，他们开发出了一种新型工具，通过使用卤素结合方法来进行计算药物化学和新药开发的应用。
除了氟之外，大多数的卤素类都具有单一特性，其可以在新型药物和蛋白质靶点之间进行稳定的直接反应，这些特性都起源于量子化学，也就是说，当其结合在吸电子物质周围时，围绕在卤素原子周围的电荷分布具有各向异性。尽管外带负电荷，卤素类仍然留出某些区域来保留部分正电荷，这些区域俗称为sigma空穴，对于卤素结合其它负电子原子的过程进行定向和稳定的作用。
通过Agnieszka Bronowska和其同事将量子化学效应与快速的计算机应用方法进行结合来进行新型药物的结构设计，研究者表示，我们在药物相关蛋白和卤素分子中检测了将近一百种复合物，结果显示，由于引入了外在的sigma空穴，我们在对新型化合物的描述设计上得到了极大改善，更加有助于新型药物的开发。
最后研究者表示，使用这项新技术，我们就可以设计出新型的化合物来治疗那些化疗耐受性的癌症、感染性疾病以及阿尔兹海默氏症等疾病。
Plugging the explicit σ-holes in molecular docking
Michal Kolář , Pavel Hobza and Agnieszka K. Bronowska
A novel approach in molecular docking was successfully used to reproduce protein–ligand experimental geometries. When dealing with halogenated compounds the correct description of halogen bonds between the ligand and the protein is shown to be essential. Applying a simple molecular mechanistic model for halogen bonds improved the protein–ligand geometries as well as halogen bond features, which makes it a promising tool for future computer-aided drug development.
文献链接：Plugging the explicit σ-holes in molecular docking
