Kinetika receptora a ligandu

V biochémii je receptorová a ligandová kinetika odvetvie chemickej kinetiky, v ktorom sú kinetické druhy definované rôznymi nekovalentnými väzbami a/alebo konformáciami zúčastnených molekúl, ktoré sa označujú ako receptor(y) a ligand(y).

Hlavným cieľom receptorovo-ligandovej kinetiky je určiť koncentrácie rôznych kinetických druhov (t. j. stavov receptora a ligandu) v každom čase z daného súboru počiatočných koncentrácií a daného súboru rýchlostných konštánt. V niekoľkých prípadoch možno určiť analytické riešenie rýchlostných rovníc, ale je to pomerne zriedkavé. Väčšinu rýchlostných rovníc však možno integrovať numericky alebo približne pomocou aproximácie ustáleného stavu. Menej ambicióznym cieľom je určiť konečné rovnovážne koncentrácie kinetických druhov, čo je vhodné na interpretáciu údajov o rovnovážnej väzbe.

Opačným cieľom receptorovo-ligandovej kinetiky je odhadnúť konštanty rýchlosti a/alebo disociačné konštanty receptorov a ligandov z experimentálnych kinetických alebo rovnovážnych údajov. Na odhad týchto konštánt sa niekedy systematicky menia celkové koncentrácie receptora a ligandov.

Kinetika väzby jedného receptora/jediného ligandu/jediného komplexu

Najjednoduchším príkladom receptorovo-ligandovej kinetiky je väzba jedného ligandu L na jeden receptor R za vzniku jedného komplexu C

Rovnovážne koncentrácie sú spojené disociačnou konštantou Kd

kde k1 a k-1 sú konštanty priamej a spätnej rýchlosti. Celkové koncentrácie receptora a ligandu v systéme sú konštantné

Teda iba jedna koncentrácia z troch ([R], [L] a [C]) je nezávislá; ostatné dve koncentrácie možno určiť z Rtot, Ltot a nezávislej koncentrácie.

Tento systém je jedným z mála systémov, ktorých kinetiku možno určiť analyticky. Ak zvolíme [R] ako nezávislú koncentráciu a pre stručnosť reprezentujeme koncentrácie pomocou kurzívnych premenných (napr. ), kinetickú rýchlostnú rovnicu môžeme napísať

Ak obe strany vydelíme k1 a zavedieme konštantu 2E = Rtot – Ltot – Kd, rovnica rýchlosti sa rovná

kde sú dve rovnovážne koncentrácie dané kvadratickým vzorcom a diskriminant D je definovaný

Stabilná je však len rovnováha, ktorá zodpovedá experimentálne pozorovanej rovnováhe.

Doporučujeme:  Konsolidácia pamäte

Rozdelenie premenných a parciálne frakčné rozšírenie dávajú integrovateľnú obyčajnú diferenciálnu rovnicu

kde integračná konštanta φ0 je definovaná

Z tohto riešenia možno získať zodpovedajúce riešenia pre ostatné koncentrácie a.