Ліганд — молекула, що оборотно з'єднана з білком не ковалентним зв'язком. Ліганд може бути будь-якою молекулою, що формує комплекс з білком, включаючи інші білки. Зв'язування з лігандом змінює просторову конформацію білка, при чому якщо білок складається з декількох субодиниць, зв'язування однієї з субодиниць з лігандом може змінити конформацію інших субодиниць. Змінена конформація призводить до зміненої функції білка, якщо це фермент — він може переходити в активну чи не активну форму, тощо.
Білок-лігандні взаємодії
Білки є досить динамічними молекулами, чия 3D конформація не є стабільною і легко піддається змінам залежно від умов навколишнього середовища, таких як температура, кислотність, вміст солей тощо. Зміни конформації білка можуть бути незначними (це називається «білковим диханням»), а можуть переміщуватися субодиниці на відстані до декількох нанометрів. При зміні форми білка сильно змінюється його функціональність. Ліганди як раз впливають на форму білка.
Важливим в білково-лігандній взаємодії є саме тимчасовий, оборотний характер зв'язку, таким чином в клітині білкові молекули легко модифікуються та змінюють свої функції, активуються чи інактивуються, залежно від зв'язаних лігандів, і при цьому ці зміни тимчасові і легко повертаються у вихідне положення.
Місце зв'язування ліганду з білком називається сайтом зв'язування. Сайт зв'язування підходить до ліганду розміром, формою, зарядом та гідрофобними чи гідрофільними властивостями. При чому мінімальна хімічна зміна ліганду може сильно вплинути на здатність його зв'язуватися (афінність) з сайтом зв'язування. Також білки можуть мати декілька сайтів зв'язування для різних лігандів. В деяких випадках сайт зв'язування для ліганду є активним або не активним залежно від конформації цього білка. Так, одне з найпоширеніших білкових модифікацій, фосфорилювання чи дефосфорилювання білків часто відкриває або закриває можливості ліганду зв'язатись з цим білком.
Алостеричні взаємодії білків з лігандами є такими, при яких зв'язування ліганду з білком впливає на можливість білка зв'язуватися з іншими молекулами в інших сайтах.
У випадку ліганд-ферментної взаємодії сайт зв'язування ферментів з лігандом називається каталітичним чи активним сайтом.
Оскільки реакція ліганду й білка оборотна, рівняння рівноваги виглядає як:
де P — білок, L — ліганд, PL — комплекс ліганду й білка.
Реакція підпорядкована стандартній константа рівноваги, яка показує ступінь афіності ліганду до білка (чим більше константа рівноваги, тим більш споріднений цей ліганд до цього білка):
де [P] — концентрація вільного білка, [L] — концентрація не зв'язаного ліганду, [PL] — концентрація комплексу ліганду й білка.
Лігандкеровані іонні канали та білкові рецептори
Ліганди є активаторами лігандкерованих іонних каналів. У відповідь на зв'язування з лігандом, іонний канал відкривається. Залежно від типу іонного каналу, це призводить до потоку таких іонів, як Na+, K+, Ca2+, Cl- та ін. через клітинну мембрану. Активація лігандкерованих іонних каналів, як і решти іоннів каналів, призводить до різноманітної реакції клітин, від скорочення до генерації потенціалу дії.
Рецептори на відміну від іонних каналів не починають пропускати певні іони через мембрану, їхня дія опосередкована каскадом хімічних реакцій, який запускається від активації рецептора від зв'язування з лігандом. Типів рецепторів дуже багато, відповідь клітини на них різноманітна, багато гормонів діють саме на рецептори. Прикладом є дія нейромедіатора адреналіну через різноманітні α1-, α2-, β1-, β2-, β3-[en]на різні тканини організму. При чому, адреналін приводить як до скорочення певних м'язів, так і до розслаблення інших груп м'язів, залежно від типу рецептору, який знаходиться в даній тканині. Таким чином, регулюючи експресію генів різних рецепторів організм змінює тип відповіді певних різновидів тканин на один і той же самий ліганд. Також прикладом ліганд-рецепторної взаємодії є гормон інсулін і інсуліновий рецептор.
Взаємодії лігандів і ДНК
Лігандом також називається молекула, яка оборотно з'єднується з ДНК. Найтиповішим прикладом ліганд-ДНК взаємодій є зв'язки різних транскрипційних факторів з молекулою ДНК.
Вивчення лігандів
Один з основних напрямків досліджень науки біохімії як раз і займається взаємодією лігандів з білками загалом і ферментами зокрема.
Фармакологія
Фармакологічна дія більшості ліків забезпечена саме специфічністю дії певних медичних компонентів ліків на певні білки організму — в цьому випадку діюча речовина є лігандом. Активна частина фармакологічних досліджень полягає в біоінформатичному пошуку нових лігандів, які будуть більш селективно діяти на певні білки.
Джерела
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
U Vikipediyi ye statti pro inshi znachennya cogo termina Ligand Ligand molekula sho oborotno z yednana z bilkom ne kovalentnim zv yazkom Ligand mozhe buti bud yakoyu molekuloyu sho formuye kompleks z bilkom vklyuchayuchi inshi bilki Zv yazuvannya z ligandom zminyuye prostorovu konformaciyu bilka pri chomu yaksho bilok skladayetsya z dekilkoh subodinic zv yazuvannya odniyeyi z subodinic z ligandom mozhe zminiti konformaciyu inshih subodinic Zminena konformaciya prizvodit do zminenoyi funkciyi bilka yaksho ce ferment vin mozhe perehoditi v aktivnu chi ne aktivnu formu tosho Vzayemodiya ligandu z bilkom riboflavin sintazoyu Literoyu ta cifroyu vkazani aminokislotni zalishki nazva ta poryadkovij nomer bilka yaki tisno vzayemodiyut z ligandomBilok ligandni vzayemodiyiBilki ye dosit dinamichnimi molekulami chiya 3D konformaciya ne ye stabilnoyu i legko piddayetsya zminam zalezhno vid umov navkolishnogo seredovisha takih yak temperatura kislotnist vmist solej tosho Zmini konformaciyi bilka mozhut buti neznachnimi ce nazivayetsya bilkovim dihannyam a mozhut peremishuvatisya subodinici na vidstani do dekilkoh nanometriv Pri zmini formi bilka silno zminyuyetsya jogo funkcionalnist Ligandi yak raz vplivayut na formu bilka Vazhlivim v bilkovo ligandnij vzayemodiyi ye same timchasovij oborotnij harakter zv yazku takim chinom v klitini bilkovi molekuli legko modifikuyutsya ta zminyuyut svoyi funkciyi aktivuyutsya chi inaktivuyutsya zalezhno vid zv yazanih ligandiv i pri comu ci zmini timchasovi i legko povertayutsya u vihidne polozhennya Misce zv yazuvannya ligandu z bilkom nazivayetsya sajtom zv yazuvannya Sajt zv yazuvannya pidhodit do ligandu rozmirom formoyu zaryadom ta gidrofobnimi chi gidrofilnimi vlastivostyami Pri chomu minimalna himichna zmina ligandu mozhe silno vplinuti na zdatnist jogo zv yazuvatisya afinnist z sajtom zv yazuvannya Takozh bilki mozhut mati dekilka sajtiv zv yazuvannya dlya riznih ligandiv V deyakih vipadkah sajt zv yazuvannya dlya ligandu ye aktivnim abo ne aktivnim zalezhno vid konformaciyi cogo bilka Tak odne z najposhirenishih bilkovih modifikacij fosforilyuvannya chi defosforilyuvannya bilkiv chasto vidkrivaye abo zakrivaye mozhlivosti ligandu zv yazatis z cim bilkom Alosterichni vzayemodiyi bilkiv z ligandami ye takimi pri yakih zv yazuvannya ligandu z bilkom vplivaye na mozhlivist bilka zv yazuvatisya z inshimi molekulami v inshih sajtah U vipadku ligand fermentnoyi vzayemodiyi sajt zv yazuvannya fermentiv z ligandom nazivayetsya katalitichnim chi aktivnim sajtom Oskilki reakciya ligandu j bilka oborotna rivnyannya rivnovagi viglyadaye yak P L PL displaystyle P L rightleftharpoons PL de P bilok L ligand PL kompleks ligandu j bilka Reakciya pidporyadkovana standartnij konstanta rivnovagi yaka pokazuye stupin afinosti ligandu do bilka chim bilshe konstanta rivnovagi tim bilsh sporidnenij cej ligand do cogo bilka Ka PL P L displaystyle K a frac PL P L de P koncentraciya vilnogo bilka L koncentraciya ne zv yazanogo ligandu PL koncentraciya kompleksu ligandu j bilka Ligandkerovani ionni kanali ta bilkovi receptori Dokladnishe Receptor bilok ta Ionni kanali Ligandi ye aktivatorami ligandkerovanih ionnih kanaliv U vidpovid na zv yazuvannya z ligandom ionnij kanal vidkrivayetsya Zalezhno vid tipu ionnogo kanalu ce prizvodit do potoku takih ioniv yak Na K Ca2 Cl ta in cherez klitinnu membranu Aktivaciya ligandkerovanih ionnih kanaliv yak i reshti ionniv kanaliv prizvodit do riznomanitnoyi reakciyi klitin vid skorochennya do generaciyi potencialu diyi Receptori na vidminu vid ionnih kanaliv ne pochinayut propuskati pevni ioni cherez membranu yihnya diya oposeredkovana kaskadom himichnih reakcij yakij zapuskayetsya vid aktivaciyi receptora vid zv yazuvannya z ligandom Tipiv receptoriv duzhe bagato vidpovid klitini na nih riznomanitna bagato gormoniv diyut same na receptori Prikladom ye diya nejromediatora adrenalinu cherez riznomanitni a1 a2 b1 b2 b3 en na rizni tkanini organizmu Pri chomu adrenalin privodit yak do skorochennya pevnih m yaziv tak i do rozslablennya inshih grup m yaziv zalezhno vid tipu receptoru yakij znahoditsya v danij tkanini Takim chinom regulyuyuchi ekspresiyu geniv riznih receptoriv organizm zminyuye tip vidpovidi pevnih riznovidiv tkanin na odin i toj zhe samij ligand Takozh prikladom ligand receptornoyi vzayemodiyi ye gormon insulin i insulinovij receptor Vzayemodiyi ligandiv i DNKVzayemodiya molekuli DNK j bilka sho maye domen cinkovij palcDokladnishe DNK zv yazuyuchi bilki ta DNK Ligandom takozh nazivayetsya molekula yaka oborotno z yednuyetsya z DNK Najtipovishim prikladom ligand DNK vzayemodij ye zv yazki riznih transkripcijnih faktoriv z molekuloyu DNK Vivchennya ligandivOdin z osnovnih napryamkiv doslidzhen nauki biohimiyi yak raz i zajmayetsya vzayemodiyeyu ligandiv z bilkami zagalom i fermentami zokrema Farmakologiya Farmakologichna diya bilshosti likiv zabezpechena same specifichnistyu diyi pevnih medichnih komponentiv likiv na pevni bilki organizmu v comu vipadku diyucha rechovina ye ligandom Aktivna chastina farmakologichnih doslidzhen polyagaye v bioinformatichnomu poshuku novih ligandiv yaki budut bilsh selektivno diyati na pevni bilki DzherelaLehninger Albert 2005 Lehninger principles of biochemistry New York W H Freeman ISBN 978 0 7167 4339 2 Moran Laurence 2012 Principles of biochemistry Boston Pearson ISBN 978 0 321 70733 8