En bioquímica , la cinética receptor-ligando es una rama de la cinética química en la que las especies cinéticas se definen por diferentes enlaces no covalentes y / o conformaciones de las moléculas implicadas, que se denominan receptor (es) y ligando (s) . La cinética de unión receptor-ligando también implica las tasas de unión activa y desactivada. [1]
Un objetivo principal de la cinética receptor-ligando es determinar las concentraciones de las diversas especies cinéticas (es decir, los estados del receptor y del ligando) en todo momento, a partir de un conjunto dado de concentraciones iniciales y un conjunto dado de constantes de velocidad. En algunos casos, se puede determinar una solución analítica de las ecuaciones de velocidad, pero esto es relativamente raro. Sin embargo, la mayoría de las ecuaciones de velocidad se pueden integrar numéricamente, o aproximadamente, utilizando la aproximación de estado estacionario . [1] Un objetivo menos ambicioso es determinar las concentraciones de equilibrio final de las especies cinéticas, lo cual es adecuado para la interpretación de los datos de unión en equilibrio.
Un objetivo inverso de la cinética receptor-ligando es estimar las constantes de velocidad y / o las constantes de disociación de los receptores y ligandos a partir de datos cinéticos experimentales o de equilibrio. Las concentraciones totales de receptor y ligandos a veces se varían sistemáticamente para estimar estas constantes.
Cinética de unión
La constante de enlace es un caso especial de la constante de equilibrio . Está asociado con la reacción de unión y desvinculación de moléculas de receptor (R) y ligando (L), que se formaliza como:
- .
La reacción se caracteriza por la constante de velocidad y la constante de descuento , que tienen unidades de 1 / (tiempo de concentración) y 1 / tiempo, respectivamente. En equilibrio, la transición de enlace hacia adelante debe equilibrarse con la transición de desvinculación hacia atrás . Es decir,
- ,
dónde , y representan la concentración de receptores libres no unidos, la concentración de ligando libre no unido y la concentración de complejos receptor-ligando. La constante de enlace o la constante de asociación es definido por
- .
Caso más simple: un solo receptor y un solo ligando se unen para formar un complejo
El ejemplo más simple de la cinética receptor-ligando es el de un solo ligando L que se une a un solo receptor R para formar un solo complejo C
Las concentraciones de equilibrio están relacionadas por la constante de disociación K d
donde k 1 y k −1 son las constantes de velocidad hacia adelante y hacia atrás , respectivamente. Las concentraciones totales de receptor y ligando en el sistema son constantes.
Por tanto, sólo una concentración de las tres ([R], [L] y [C]) es independiente; las otras dos concentraciones pueden determinarse a partir de R tot , L tot y la concentración independiente.
Este sistema es uno de los pocos sistemas cuya cinética se puede determinar analíticamente. Elegir [R] como concentración independiente y representar las concentraciones mediante variables en cursiva por brevedad (p. Ej.,), la ecuación de velocidad cinética se puede escribir
Dividiendo ambos lados por k 1 e introduciendo la constante 2E = R tot - L tot - K d , la ecuación de velocidad se convierte en
donde las dos concentraciones de equilibrio están dados por la fórmula cuadrática y D está definido
Sin embargo, solo el El equilibrio tiene una concentración positiva, correspondiente al equilibrio observado experimentalmente.
La separación de variables y una expansión de fracción parcial dan como resultado la ecuación diferencial ordinaria integrable
cuya solución es
o equivalente,
para la asociación, y
para la disociación, respectivamente; donde se define la constante de integración φ 0
De esta solución, las soluciones correspondientes para las otras concentraciones y Puede ser obtenido.
Ver también
Referencias
- ↑ a b Srinivasan, Bharat (27 de septiembre de 2020). "Palabras de consejo: enseñanza de la cinética enzimática" . La revista FEBS . doi : 10.1111 / febs.15537 . ISSN 1742-464X .
Otras lecturas
- DA Lauffenburger y JJ Linderman (1993) Receptores: modelos de vinculación, tráfico y señalización , Oxford University Press . ISBN 0-19-506466-6 (tapa dura) y 0-19-510663-6 (tapa blanda)