Konstanta disocijacije

Из Википедије, слободне енциклопедије

U hemiji, biohemiji, i farmakologiji, konstanta disocijacije je specifični tip konstante ravnoteže koji meri sklonost objekta da se reverzibilno razdvoji (disocira) u manje komponente. Primeri disocijacije su razdvajanje hemijskog kompleksa u molekularne komponente, i razdvanje soli u jonske komponente. Konstanta disocijacije se obično obeležava sa K_{d}, i one je recipročna vrednost konstante asocijacije. U specijalnom slučaju soli, konstanta disocijacije može isto tako da se zove konstanta jonizacije.

Za opštu reakciju


\mathrm{A}_{x}\mathrm{B}_{y} \rightleftharpoons x\mathrm{A} + y\mathrm{B}

u kojoj se kompleks \mathrm{A}_{x}\mathrm{B}_{y} razdvaja u x A podjedinica i y B podjedinica, konstanta disocijacije se definiše sa:


K_{d} = \frac{[A]^x \times [B]^y}{[A_x B_y]}

gde su [A], [B], i [AxBy] koncentracije A, B, odnosno kompleksa AxBy.

Protein-ligand vezivanje[уреди]

Konstanta disocijacije se obično koristi za opisivanje afiniteta između ligand (\mathrm{L}) (poput lekaa) i proteina (\mathrm{P}), i.e. kako čvrsto se ligand vezuje za određeni protein. Ligand-protein afiniteti su pod utjecajem ne-kovalentnih intermolekulskih interakcija između dva molekula, kao što su vodonične veze, elektrostatike interakcje, hidrofobne i Van der Valsove veze. Kd je takođe zavisan od koncentracije drugih makromolekula, koji uzrokuju makromolekularnu gužvu.[1][2]

Formiranje ligand-protein kompleksa (\mathrm{C}) se može se može opisati sledećim procesom


\mathrm{C} \rightleftharpoons \mathrm{P} + \mathrm{L}

čija konstanta disocijacije se definiše sa


K_{d} = \frac{\left[ \mathrm{P} \right] \left[ \mathrm{L} \right]}{\left[ \mathrm{C} \right]}

gde [\mathrm{P}], [\mathrm{L}] i [\mathrm{C}] označavaju molarne koncentracije proteina, liganda i kompleksa.

Konstanta disocijacije ima molarne jedinice (M), koje odgovaraju koncentraciji liganda [\mathrm{L}] na kojoj je polovina mesta vezivanja na proteinu zauzeta, i.e. koncentracija liganda, na kojoj je koncentracija proteina sa vezanim ligandom [\mathrm{C}], jednaka koncentraciji proteina bez vezanog liganda [\mathrm{P}]. Što je manja konstanta disocijacije, to je čvršće ligand vezan, ili to je veći afinitet liganda i proteina. Na primer, ligand sa nanomolarnom (nM) konstantom disocijacije se vezuje čvršće za određeni protein nego ligand sa makromolarnom (\muM) konstantom disocijacije.

Pod-nanomolarne konstante disocijacije kao rezultat ne-kovalentnih vezujućih interakcija između dva molekula su retke. Ipak, postoje neki važni izuzeci. Biotin i avidin se vezuju sa konstantama disocijacije od oko 10^{-15} M = 1 fM = 0.000001 nM.[3] Proteinski inhibitori ribonukleaza isto tako mogu da vežu ribonukleaze sa sličnim 10^{-15} M afinitetom.[4]

Konstanta disocijacije za pojedine ligand-protein interakcije je u znatno meri zavisna eksperimentalnih uslova (npr. temperatura, pH i koncentracija soli). Efekata različitih eksperimentalnih uslova je da efektivno menjaju jačinu intermolekularnih interakcija koje vezuju data ligand-protein kompleks.

Lijekovi mogu proizvesti štetne nuspojave putem interakcija s proteinima sa kojima nisu namenjeni ili dizajnirani da interaguju. Zbog toga je znatan deo farmaceutskih istraživanja usmeren na dizajn lekova koji se vezuju samo za njihove ciljane proteine s visokim afinitetom (tipično 0.1-10 nM) ili ka poboljšanju afiniteta pojedinog leka i njegovog in-vivo proteinskog cilja.

Vidi još[уреди]

Literatura[уреди]

  1. ^ Zhou HX, Rivas G, Minton AP (2008). „Macromolecular crowding and confinement: biochemical, biophysical, and potential physiological consequences“. Annual Review of Biophysics 37: 375–97. DOI:10.1146/annurev.biophys.37.032807.125817. PMC 2826134. PMID 18573087. 
  2. ^ Minton AP (April 2001). „The influence of macromolecular crowding and macromolecular confinement on biochemical reactions in physiological media“. The Journal of Biological Chemistry 276 (14): 10577–80. DOI:10.1074/jbc.R100005200. PMID 11279227. 
  3. ^ Livnah O, Bayer EA, Wilchek M, Sussman JL (June 1993). „Three-dimensional structures of avidin and the avidin-biotin complex“. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 90 (11): 5076–80. PMC 46657. PMID 8506353. 
  4. ^ Johnson RJ, McCoy JG, Bingman CA, Phillips GN, Raines RT (April 2007). „Inhibition of human pancreatic ribonuclease by the human ribonuclease inhibitor protein“. Journal of Molecular Biology 368 (2): 434–49. DOI:10.1016/j.jmb.2007.02.005. PMC 1993901. PMID 17350650.