Уравнение Хилла (биохимия)


В биохимии и фармакологии уравнение Хилла относится к двум тесно связанным уравнениям, которые отражают связывание лигандов с макромолекулами в зависимости от концентрации лиганда . Лиганд — это «вещество, которое образует комплекс с биомолекулой для выполнения биологической цели» ( определение лиганда ), а макромолекула — это очень большая молекула, такая как белок, со сложной структурой компонентов ( определение макромолекулы ). Связывание белок-лиганд обычно изменяет структуру белка-мишени, тем самым изменяя его функцию в клетке.

Различие между двумя уравнениями Хилла заключается в том, измеряют ли они занятость или отклик . Уравнение Хилла-Ленгмюра отражает заселенность макромолекул: доля, которая насыщена или связана лигандом . [1] [2] [nb 1] Это уравнение формально эквивалентно изотерме Ленгмюра . [3] И наоборот, уравнение Хилла собственно отражает клеточный или тканевой ответ на лиганд: физиологический результат системы, такой как мышечное сокращение.

Уравнение Хилла-Ленгмюра было первоначально сформулировано Арчибальдом Хиллом в 1910 году для описания сигмоидальной кривой связывания O 2 гемоглобином . [4]

Связывание лиганда с макромолекулой часто усиливается, если на той же макромолекуле уже присутствуют другие лиганды (это известно как кооперативное связывание ). Уравнение Хилла-Ленгмюра полезно для определения степени кооперативности связывания лиганда (ов) с ферментом или рецептором. Коэффициент Хилла позволяет количественно оценить степень взаимодействия между сайтами связывания лиганда. [5]

Уравнение Хилла – Ленгмюра представляет собой частный случай прямоугольной гиперболы и обычно выражается следующим образом. [2] [7] [8]

Частный случай, где есть уравнение Моно .


Кривые связывания, показывающие характерные сигмоидальные кривые, полученные с использованием уравнения Хилла – Ленгмюра для моделирования кооперативного связывания. Каждая кривая соответствует разному коэффициенту Хилла, отмеченному справа от кривой. Вертикальная ось отображает долю общего количества рецепторов, которые были связаны лигандом. По горизонтальной оси отложена концентрация лиганда. По мере увеличения коэффициента Хилла кривая насыщения становится более крутой.
График % насыщения кислорода, связывающегося с гемоглобином, в зависимости от количества присутствующего кислорода (выраженного как давление кислорода). Данные (красные кружки) и подгонка уравнения Хилла (черная кривая) из оригинальной статьи Хилла 1910 года. [6]
График Хилла, где ось абсцисс представляет собой логарифм концентрации лиганда, а ось у представляет преобразованную занятость рецептора. X представляет собой L, а Y представляет собой тета.
Три кривых доза-ответ