Ligand

Sa Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na: navigacija, traži
Mioglobin (plava struktura) sa njegovim ligandom Hem. Bazirano na 1MBO
Protoporfirin IX kao ligand za ione željeza u hemu b

Ligand (lat. ligare = vezati, povezati) je pojam koji se upotrebljava u hemiji kompleksa (organometalnoj i bioneorganskoj hemiji). Označava atom ili molekulu koja je preko neke koordinativne veze koordinirana na centralni metalni ion. Koordinativna veza se postiže kroz Lewisov-karakter povezane supstance: ligandi su Lewisove baze (elektrodonori) a metalni ioni su Lewisove kiseline (elektron-akceptori).[1]

Vezanje se ostvaruje putem intermolekulskih sila, kao što su ionske veze, vodikove veze i van der Valsove sile. Povratno kovalentno vezanje između liganda i njegove ciljne molekule je rijetka pojava u biološkim sistemima. Vezanje liganda za receptor mijenja hemijsku konformaciju receptora.[2][3]]]

Funkcionalnost receptora je određena njegovom konfiguracijom. Ligandi mogu da budu supstrati, inhibitori, aktivatori, i neurotransmiteri. Jačina vezanja se označava kao afinitet. Radioligandi su spojevi koji su obilježeni radio izotopima. Upotrebljavaju se in vivo u PET studijama i in vitro, u istraživanjima načina vezanja.

Afinitet receptor/Ligand vezanja[uredi | uredi izvor]

Interakcija većine liganada sa njihovim mjestom vezanja može biti obilježena afinitetom veanja. Visok afinitet liganda je rezultat jakih međumolekulskih sila između liganda i njegovog receptora.[4] Općenito uzrvši, vezanje sa visokim afinitetom izaziva duže zadržavanje liganda u aktivnom mjestu receptora. Veanje takvih liganda za receptore dobija fiziološki značaj onda kada dio energije vezanja izaziva konformacijsku promjenu receptora,[5] koja rezultira u promjenom ponašanja asociranog ionskog kanala ili enzima.

Dva agonista sa sličnim afinitetom vezanja za receptor

Ligand koji se može vezati za receptor, mijenja njgovu funkciju i pokreće fiziološki odgovor, označava se kao agonist tog receptora. Vezanje agonista za receptor se može okarakterizirati kao veličina koja je srazmjerna izazvanoj fiziološkoj reakciji i neophodne koncentraciji agonista za izvođenje fiziološke reakcije. Vezanje liganda sa visokim afinitetom podrazumijeva da mu je adekvatna relativno niska koncentracija liganda za maksimalno zauzimanje mjesta vezanja i da se podstakne fiziološka reakcija. Vezanje liganda sa niskim afinitetom praćeno je relativno visokom koncentracijom liganda, koja je potrebna prije nego što je mjesto vezanja maksimalno zauzeto i dostignut maksimalni fiziološki odgovor na ligand. U prikazanom primjeru, dva različita liganda se vežu za isto mjesto vezanja na receptoru. Samo jedan od prikazanih agonista može maksimalno stimulirati receptor, zbog čega se definira kao "puni agonist". Onaj agonist koji samo parcijalno aktivira fiziološki odgovor, naziva se "parcijalni agonist. Ligandi koji se vežu za receptor, a ne proizvode fiziološki odgovor su receptori "'antagonisti'". U ovom primjeru, koncentracija na kojoj puni agonist (crvena kriva) polumaksimalno aktivira receptor, je oko 5 x 10-9 mol.

Dva liganda sa različitim afinitetom vezanja za receptor

U primjeru koji je na lijevoj strani, krive vezanja liganda su prikazane za dva liganda sa različitim afinitetom vezanja. Vezanje liganda je često okarakterizirano koncentracijom liganda na kojoj je polovina aktivnih mjesta receptora popunjena. Ova veličina je poznata kao konstanta disocijacije (Kd). Ligand koji je označen crvenom krivom ima veći afinitet, a manju vrijednost Kd nego ligand koji je obilježen zelenom krivom. Ako su ova dva liganda prisutna istovremeno, za aktivna mesta, u većoj mjeri, veže se ligand većeg afiniteta. Zato ugljen monoksid može da potisne kisik iz kompleksa sa hemoglobinom, što izaziva trovanje ugljen monoksidom. Afinitet vezanja se najčešće određuje pomoću radio-obilježenih ligand. Eksperimenti homolognog kompetitivnog vezivanja se sastoje od kompeticije za mjesto vezanja, između obilježenog i neobilježenog liganda.[6]. Primjeri metoda koji nisu zasnovani na obilježavanju ligandima su površinska plazmon rezonansa (SPR) i dualno polarizacijska interferometrija (DPI). Ovi metodi mogu također odrediti afinitet, na osnovu analize koncentraciji, ali isto tako i na bazi kinetike asocijacije i disocijacije, a u slučaju DPI, konformacijskih promjena koje su izazvane vezanjem.

Potentnost i afinitet vezanja lijekova[uredi | uredi izvor]

Za određivanje ukupne potentnosti lijeka, nisu dovoljni samo podaci o afinitetu vezanja. Potentnost je rezultat kompleksnog međudjejstva afiniteta vezanja i efikasnosti liganda. Efikasnost liganda je njegova sposobnost da proizvede biološki odgovor, nakon vezanja za ciljni receptor, kao i veličina tog odgovora. Taj odgovor može biti kao agonist, antagonist ili inverzni agonist, u zavisnosti od tipa proizvedenog fiziološkog odgovora.[7]

Selektivnost[uredi | uredi izvor]

Selektivni ligandi se obično vežu za ograničeni broj receptora, aneselektivni za više tipova receptora. Ovo ima važnu ulogu u farmakologiji, gdje su neselektivni lijekovi skloniji izazivanju nepoželjnih efekata, zato što se vežu za nekoliko drugih receptora, pored onog koji proizvodi željeni učinak.

Primjeri uobičajenig liganda[uredi | uredi izvor]

U tabeli koja slijedi prikazani su ligandi koji su, poredani uzlazno, prema jačini polja.

  • (Amfipotentni = ligandi koji vežu grupe na bilo kojoj poziciji.)
Ligand Formula
(spojni atom(i) u vezi: bold)
Naboj Uobičajeni broj donorskih grupa
(u centralnom atomu)
Opaska
Jod I Monoanionski Jedna
Brom Br Monoanionski Jedna
Sulfid S2− Dianionski Jedna (M=S) ili dvije mostovne (M−S−M′) Tio ili rijetko "mostovni" tiolat
Tiocijanat S−CN Monoanionski Jedna Ambipotentan (kao i izotiocijanat, ispod)
Hlor Cl Monoanionski Jedna Također nađen kao mostovni
Nitrat ONO
2
Nonoanionski Jedna
Azid NN
2
Monoanionski Jedna
Fluor F Monoanionski Jedna
Hidroksid O−H Monoanionski Jedna Često se javlja kao mostovni
Oksalat [O−CO−CO−O]2− Dianionski Dvije
Voda O−H2 Neutralan Jedna
Nitrit O−N−O Monoanionski Jedna Ambipotentan (također vidi nitro)
Izotiocijanat N=C=S Monoanionski Jedna Ambipotentan (vidi: tiocijanat, gore)
Acetonitril CH3CN Neutralan Jedna
Piridin C5H5N Neutralan Jedna
Amonijak NH3 Neutralan Jedna Amin ili rijetko "amino"
Etilenediamin NH2−CH2−CH2NH2 Neutralan Dvije
2,2′-Bipiridin NC5H4−C5H4N Neutralan Dvije Lahko se reducira u svoj (radikal) ili čak dianion
1,10-Fenantrolin C12H8N2 Neutralan Dvije
Nitrit (nitro) NO
2
Monoanionski Jedna Ambipotentan (vidi nitrit)
Trifenilfosfin P−(C6H5)3 Neutralan Jedna
Cijanid C≡N
N≡C
Monoanionski Jedna Može premostiti između metala (obje metalne veze za C ili po jedna za C i N)
Ugljik-monoksid CO Neutralan Jedna Množe biti mostov na veza između metala (obje metalne veze sa C)

Napomena: Stavke u tablici su poredane prema jačini polja, vezanju navedenih atoma (tj. kao terminalni ligand), po "snazi" promjena liganda, kada se ovaj veže na obavezujući način (npr. kada je mostovni između metala) ili kada je konformacija liganda izobličena (npr. linearnog liganda koji je prisiljen da se, putem prostornih interakcija, veže u nelinearnom obliku).

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Bajrović K, Jevrić-Čaušević A., Hadžiselimović R., Eds. (2005). Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB) Sarajevo. ISBN 9958-9344-1-8. 
  2. ^ Alberts B. et al. (2002). Molecular Biology of the Cell, 4th Ed. Garland Science. ISBN 0-8153-4072-9. 
  3. ^ Voet D., Voet J. G. Biochemistry, 3rd Ed.[publisher= Wiley. ISBN 978-0-471-19350-0. 
  4. ^ Bruce Alberts, Dennis Bray, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts and James D. Watson. (1994). Molecular Molecular Biology of the Cell (3). 
  5. ^ Stephen Nussey and Saffron Whitehead (ur.). "Ligand binding to hormone receptors". Endocrinology: An Integrated Approach. BIOS Scientific Publishers Ltd. ISBN 1-85996-252-1. 
  6. ^ "Homologous competitive binding curves, A complete guide to nonlinear regression, curvefit.com.". 
  7. ^ Kenakin, Terrance P. (November 2006). A pharmacology primer: theory, applications, and methods. Academic Press. ISBN 978-0123705990. 

Vanjski linkovi[uredi | uredi izvor]