Лиганд (биохемија)

Миоглобин (плава структура) са његовим лигандом Хем. Базирано на 1МБО​

Лиганд (лат. ligare — везати се), у биохемији и фармакологији, је супстанца која може да се веже и формира комплекс са биомолекулом који има биолошку сврху. I ужем смислу, то је сигнал активирајући молекул, који се везује за циљни протеин.

Везивање се остварује међумолекулским силама, као што су водоничне везе и ван дер Валсове силе, или координационим везама с металним центрима и атомима кисеоника, азота или сумпора. Иреверзибилно ковалентно везивање између лиганда и његовог циљног молекула је ретко у биолошким системима. Везивање лиганда за рецептор мења хемијску конформацију рецептора. Конформационо стање рецептора одређује његово функционално стање. Лиганди могу да буду супстрати, инхибитори, активатори, и неуротрансмитери. Јачина везивања се назива афинитет.

Радиолиганди су једињења обележена радио изотопима. Они се користе in vivo у ПЕТ студијама, и in vitro у студијама везивања.

Рецептор/Лиганд афинитет везивања

Интеракција већине лиганда са њиховим местом везивања може бити карактерисана афинитетом везивања. Висок афинитет везивања лиганда је резултат јаких интермолекуларних сила између лиганда и његовог рецептора. Генерално, везивање са високим афинитетом узрокује дужи боравак лиганда у активном месту рецептора. Везивање таквих лиганда за рецепторе добија физиолошки значај кад део енергије везивања проузрокује конформациону промену рецептора, која резултује у промени понашања асоцираног јонског канала или ензима.

Два агониста са сличним афинитетом везивања за рецептор

Лиганд који може да се веже за рецептор, промени функцију рецептора и иницира физиолошки одговор се зове агонист тог рецептора. Везивање агониста за рецептор се може окарактерисати у смислу величине изазване физиолошке реакције и концентрације агониста која је неопходна да би се произвела физиолошка реакција. Везивање лиганда са високим афинитетом подразумева да је релативно ниска концентрација лиганда адекватна да се у максималној мери заузме место везивања и да се подстакне физиолошка реакција. Везивање лиганда са ниским афинитетом подразумева да је релативно висока концентрација лиганда потребна пре него што је место везивања максимално заузето и максимални физиолошки одговор на лиганд достигнут. У примеру приказаном на десној страни, два различита лиганда се везују за исто место везивања на рецептору. Само један од приказаних агониста може да максимално стимулише рецептор и из тог разлога се дефинише као "пун агонист". Агонист који може само парцијално да активира физиолошки одговор се назива "парцијални агонист". Лиганди који се везују за рецептор, а не производе физиолошки респонс су рецептор "антагонисти". У овом примеру концентрација на којој пун агонист (црвена крива) може да полу-максимално активира рецептор је око 5 x 10⁻⁹ mol.

Два лиганда са различитим афинитетом везивања за рецептор

У примеру приказаном на левој страни, криве везивања лиганда су приказане за два лиганда са различитим афинитетом везивања. Везивање лиганда је често карактерисано концентрацијом лиганда на којој је половина активних места рецептора попуњена, ова величина је позната као константа дисоцијације (K_d). Лиганд илустрован црвеном кривом има већи афинитет и мању K_d вредност него лиганд илустрован зеленом кривом. Ако су ова два лиганда истовремено присутна, лиганд већег афинитета се веже у већој мери за активна места. Из овој разлога угљен-моноксид може да потисне кисеоник из комплекса са хемоглобином, последица чега је тровање угљен-моноксидом.

Афинитет везивања се најчешће одређује користећи радио-обележене лиганде. Експерименти хомологног компетитивног везивања се састоје од компетиције за место везивања између радио-обележеног и необележеног лиганда. Примери метода који нису засновани на обележеним лигандима су површинска плазмон резонанција (СПР) и дуално поларизациона интерферометрија (ДПИ). Ови методи могу такође да одреде афинитет на основу анализе базиране на концентрацији али исто тако на основу кинетике асоцијације и дисоцијације, а у ДПИ случају конформационих промена проузрокованих везивањем.

Потентност и везујући афинитет лека

Подаци о афинитету везивања нису довољни да се одреди свеукупна потентност лека. Потентност је резултат комплексног међусобног деловања афинитета везивања и ефикасности лиганда. Ефикасност лиганда је његова способност да произведе биолошки респонс након везивања за циљни рецептор, као и магнитуда тог респонса. Тај респонс може бити као агонист, антагонист или инверзни агонист у зависности од типа произведеног физиолошког респонса.

Селективност

Селективни лиганди имају тенденцију да се везу за ограничени број рецептора, док се неселективни лиганди везују за више типова рецептора. Ово има важну улогу у фармакологији, где су неселективни лекови склонији поседовању непожељних ефеката, зато што се они везују за неколико других рецептора поред оног који производи жељени ефекат.

Види још

• Агонист
• Алостерна регулација
• Доцкинг@Хоме
• ГПУГРИД.нет

Литература

• Кенакин, Терранце П. (2006). А пхармацологy пример: тхеорy, апплицатионс, анд метходс (на језику: енглески). Ацадемиц Пресс. ИСБН 978-0123705990. 
• Нуссеy, Степхен; Wхитехеад, Саффрон (ур.). „Лиганд биндинг то хормоне рецепторс”. Ендоцринологy: Ан Интегратед Аппроацх. БИОС Сциентифиц Публисхерс Лтд. ИСБН 978-1-85996-252-7. 
• Бруце Албертс, Деннис Браy, Јулиан Леwис, Мартин Рафф, Кеитх Робертс анд Јамес D. Wатсон. (1994). Молецулар Молецулар Биологy оф тхе Целл. ЦС1 одржавање: Вишеструка имена: списак аутора (веза)

Спољашње везе

• БиндингДБ