В биохимии , кинетики рецептор-лиганд представляет собой отрасль химической кинетики , в котором кинетические виды определяются различными нековалентных привязок и / или конформации молекул , вовлеченных, которые обозначены как рецептор (ы) и лиганда (ов) . Кинетика связывания рецептор-лиганд также включает скорости включения и выключения связывания. [1]
Основная цель кинетики рецептор-лиганд состоит в том, чтобы определять концентрации различных кинетических видов (т.е. состояния рецептора и лиганда) в любое время, исходя из заданного набора начальных концентраций и заданного набора констант скорости. В некоторых случаях может быть найдено аналитическое решение уравнений скорости, но это относительно редко. Однако большинство скоростных уравнений можно интегрировать численно или приблизительно с помощью стационарного приближения . [1] Менее амбициозная цель - определить конечные равновесные концентрации кинетических частиц, которые подходят для интерпретации данных о равновесном связывании.
Обратной целью кинетики рецептор-лиганд является оценка констант скорости и / или констант диссоциации рецепторов и лигандов из экспериментальных кинетических или равновесных данных. Общие концентрации рецептора и лигандов иногда систематически варьируют для оценки этих констант.
Кинетика связывания
Константа связывания - это частный случай константы равновесия . Это связано с реакцией связывания и развязывания молекул рецептора (R) и лиганда (L), которая формализуется как:
- .
Реакция характеризуется постоянной скоростью и константа отклонения , которые имеют единицы измерения 1 / (время концентрации) и 1 / время, соответственно. В равновесии переход прямого связывания должен быть уравновешен обратным переходом развязывания . Это,
- ,
где , а также представляют собой концентрацию несвязанных свободных рецепторов, концентрацию несвязанного свободного лиганда и концентрацию комплексов рецептор-лиганд. Константа связывания или константа ассоциации определяется
- .
Самый простой случай: один рецептор и один лиганд связываются, образуя комплекс.
Простейшим примером кинетики рецептор-лиганд является связывание одного лиганда L с одним рецептором R с образованием единого комплекса C
Равновесные концентрации связаны константой диссоциации K d
где k 1 и k −1 - прямые и обратные константы скорости соответственно. Общие концентрации рецептора и лиганда в системе постоянны.
Таким образом, только одна концентрация из трех ([R], [L] и [C]) является независимой; две другие концентрации могут быть определены из R tot , L tot и независимой концентрации.
Эта система - одна из немногих систем, кинетику которых можно определить аналитически. Выбрав [R] в качестве независимой концентрации и представив концентрации курсивом для краткости (например,) уравнение кинетической скорости можно записать
Разделив обе части на k 1 и введя константу 2E = R tot - L tot - K d , уравнение скорости принимает вид
где две равновесные концентрации задаются квадратичной формулой, а D определяется
Однако только равновесие имеет положительную концентрацию, соответствующую экспериментально наблюдаемому равновесию.
Разделение переменных и разложение по частным дробям дают интегрируемое обыкновенное дифференциальное уравнение
чье решение
или, что то же самое,
для ассоциации и
для диссоциации соответственно; где постоянная интегрирования φ 0 определяется
Из этого раствора соответствующие растворы для других концентраций а также может быть получен.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ a b Шринивасан, Бхарат (2020-09-27). «Совет: обучение кинетике ферментов» . Журнал FEBS . DOI : 10.1111 / febs.15537 . ISSN 1742-464X .
дальнейшее чтение
- Д.А. Лауффенбургер и Дж. Дж. Линдерман (1993) Рецепторы: модели для связывания, торговли людьми и передачи сигналов , Oxford University Press . ISBN 0-19-506466-6 (твердая обложка) и 0-19-510663-6 (мягкая обложка)