Các sản phẩm tự nhiên luôn luôn là một nguồn quan trọng để phát triển các hợp chất làm công cụ hóa học trong ngành sinh hóa học hoặc thuốc trong nghiên cứu dược phẩm. Các nhà nghiên cứu thường xây dựng các "tàng thư tổng hợp" dựa trên cơ sở các đặc trưng cấu trúc của các sản phẩm tự nhiên. Các nhà khoa học thuộc Viện Sinh lý Phân tử Max Planck ở Đormun, Đức, đã mô tả các mối quan hệ cấu trúc giữa các sản phẩm tự nhiên bằng cách phân tích khoảng 200.000 sản phẩm với sự cộng tác của các nhà khoa học thuộc Hãng dược phẩm Novartis ở Basel, Thụy Sĩ. Phân tích này dẫn đến sự phân loại mới các sản phẩm tự nhiên dựa trên cơ sở cấu trúc của chúng, gọi là Bảng Phân loại Cấu trúc các Sản phẩm Tự nhiên (Structural Calssification Of Natural Products - SCONP). Theo hướng dẫn như của SCONP, các nhà nghiên cứu đã phát triển một lớp cấu trúc mới của các chất ức chế đehydrogenase 11b-hydroxysteroit kiểu 1. Khả năng ức chế của enzym này đang được thảo luận với tính cách là phương pháp tiệm cận có triển vọng để chữa trị bệnh béo phì, một triệu chứng về chuyển hóa và bệnh đái tháo đường kiểu 2 và rối loạn chức năng nhận thức.
Các nhà khoa học làm việc với Giáo sư Herbert Waldmann đã tập trung nghiên cứu vào các điểm xuất phát phù hợp về sinh học để phát triển các phân tử giống như thuốc có khả năng ảnh hưởng đến chức năng hoạt động của các loại protein có liên quan đến bệnh tật. Các sản phẩm tự nhiên đặc biệt thích hợp để làm các điểm xuất phát như vậy. Chúng được sản xuất cho các mục đích sinh học rất đặc thù bởi sinh vật tương ứng. Các sản phẩm tự nhiên có vai trò quan trọng trong thông tin và bảo vệ về khía cạnh hóa học.
Các sản phẩm tự nhiên được tổng hợp bằng các enzym đặc trưng và trong quá trình phát triển đã được tối ưu hóa về chức năng đặc thù của chúng. Các cấu trúc hóa học của các sản phẩm tự nhiên do vậy có tính chất "đặc quyền" với nghĩa chúng là một phần của "không gian hóa học", được tự nhiên sử dụng như là một không gian vô hạn, không giống như Vũ trụ của chúng ta. Trong bức tranh này, các phân tử hóa học riêng lẻ đại diện cho các "ngôi sao" và các nhóm phân tử đại diện cho các "thiên hà".
Các nhà nghiên cứu ở Dormund, hợp tác với Hãng Novartis, đã nghiên cứu các khung cấu trúc của các sản phẩm tự nhiên và sau đó phân loại chúng theo thứ tự cấp bậc, theo kích thước và độ phức tạp của khung, thành một sơ đồ giống dạng hình cây. Họ đã tạo ra các "phả hệ học" dựa trên cơ sở cấu trúc khung của các sản phẩm tự nhiên và làm chúng tương liên với nhau. Như vậy, mỗi khung sản phẩm tự nhiên sẽ được tham chiếu tới một khung vòng với tính cách là một đơn vị duy nhất.
Điều này sẽ tạo ra một loại cây về sự phát sinh giống loài. Các khung của nó được phân loại trên cơ sở những sự tương tự cấu trúc và số lượng các vòng trong khung. Mỗi nút trong sơ đồ cây thể hiện một khung xác định. Từ một nút này nhiều cành có thể dẫn đến các nút thể hiện các khung phức tạp hơn. Sự phân loại cấu trúc các sản phẩm tự nhiên trên cơ sở khung này, ở mỗi nút, chú giải cho một tổ chức từ nguồn sinh học và ảnh hưởng sinh học nếu có. Theo cách này, các nhà nghiên cứu đã phát triển nguyên lý sắp xếp các sản phẩm tự nhiên dựa trên cơ sở cấu trúc độc quyền đầu tiên. Nguyên lý này có thể giúp điều khiển "không gian hóa học" của các sản phẩm tự nhiên.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng SCONP cùng với PSSC với tính cách là tiêu chuẩn thứ hai. Đây là phương pháp nhóm các loại protein trên cơ sở sự tương tự về cấu trúc. Cách này cho phép phát triển các chất ức chế enzym 11bHSD có cấu trúc đơn giản, tuy nhiên, lại hiệu quả và có tính chọn lọc cao. Điểm xuất phát này là sản phẩm tự nhiên phức tạp và chất ức chế 11bHSD không chọn lọc, là axit glycyrrhetinic.
Quá trình phân tích được thực hiện như sau. Khung của axit glycyrrhetinic được quy định cho một nút phù hợp trong cây SCONP. "Sự phân nhánh" trong cây SCONP hướng xuống phía rễ, tức là, theo hướng các khung đơn giản hơn, dẫn đến một nhóm hai, ba, bốn các khung vòng, xảy ra nhiều nhất trong tự nhiên. Phát hiện này dựa trên cơ sở phân tích thống kê tần suất xuất hiện các khung sản phẩm tự nhiên. Từ bộ sưu tập con của các khung sản phẩm tự nhiên này và sử dụng PSSC làm tiêu chuẩn thứ hai, độc lập, các nhà nghiên cứu đã lựa chọn được khung octahydronaphthalin, là chất cũng thấy trong sản phẩm tự nhiên dysidiolit
Trên cơ sở phân tích này, các nhà nghiên cứu đã thiết lập một bộ sưu tập gồm 162 hợp chất có khung octahydronaphthalin. Các nhà nghiên cứu còn tiếp tục nghiên cứu xem các hợp chất này liệu có ức chế enzym 11bHSD1 không. Tổng cộng, đã có thể nhận dạng 30 chất ức chế khác nhau trong tàng thư các hợp chất. 4 trong số các chất này có tác dụng ức chế enzym ở phạm vi nano mol. Khả năng hoạt động trong tế bào của lớp cấu trúc mới này của chất ức chế 11bHSD1 có thể so sánh với hợp chất có tính chọn lọc cao nhất và hoạt động mạnh nhất.
Hiện nay, các nhà nghiên cứu lập kế hoạch tinh chỉnh phương pháp phân loại của mình và hy vọng sẽ đưa ra nhiều ví dụ hơn nữa về cách thức sử dụng phương pháp này để phát triển các hợp chất làm công cụ hóa học mới và các loại thuốc mới.
N.T. (theo Sciencedaily, 29/11/2005)