سینتیک و تعادل اتصال لیگاند

اتصال آنی نیست: یک لیگاند با سرعت‌های محدودی به گیرنده خود متصل و از آن جدا می‌شود و تعادل بین این دو، هم میل ترکیبی تعادلی و هم سیر زمانی برهم‌کنش را تعیین می‌کند. سینتیک نه تنها می‌پرسد که چه مقدار لیگاند در حالت پایدار متصل است، بلکه می‌پرسد که این حالت با چه سرعتی حاصل می‌شود و کمپلکس چه مدت دوام می‌آید.

Definition

سینتیک اتصال لیگاند، اتصال و تفکیک وابسته به زمان یک لیگاند با جایگاه اتصال خود را توصیف می‌کند که توسط ثابت سرعت اتصال (kon) و ثابت سرعت تفکیک (koff) کنترل می‌شود، که نسبت آنها ثابت تفکیک تعادلی (Kd = koff/kon) را تعریف می‌کند که اتصال را در حالت پایدار مشخص می‌کند.

Scope

این موضوع ثابت‌های سرعت اتصال و تفکیک لیگاند، رابطه آنها با ثابت تفکیک تعادلی، مفهوم زمان ماندگاری، و نحوه اندازه‌گیری و تحلیل اتصال در سنجش‌های رادیولیگاند و سنجش‌های مرتبط، از جمله تبدیل بین مهار مشاهده‌شده و ثابت میل ترکیبی زیربنایی را پوشش می‌دهد. این یک ماده مرجع در فارماکودینامیک است و هیچ راهنمایی دوز ارائه نمی‌دهد.

Core questions

• یک لیگاند با چه سرعتی به گیرنده خود متصل و از آن جدا می‌شود؟
• ثابت‌های سرعت اتصال و تفکیک چگونه میل ترکیبی تعادلی را تعیین می‌کنند؟
• زمان ماندگاری چیست و چرا مدت زمان اتصال ممکن است اهمیت داشته باشد؟
• پارامترهای اتصال چگونه از آزمایش‌های اشباع و رقابت رادیولیگاند استخراج می‌شوند؟

Key concepts

• ثابت سرعت اتصال (kon)
• ثابت سرعت تفکیک (koff)
• ثابت تفکیک تعادلی (Kd = koff/kon)
• زمان ماندگاری
• اتصال اشباع و تحلیل اسکاچارد
• اتصال رقابتی (IC50, Ki)
• اتصال اختصاصی در مقابل غیر اختصاصی

Key theories

سینتیک اتصال کنش توده‌ای

چارچوبی که اتصال لیگاند-گیرنده را به عنوان یک واکنش دو مولکولی تحت کنترل kon و koff در نظر می‌گیرد و سیر زمانی اتصال و اشغال تعادلی را از طریق قانون کنش توده‌ای پیش‌بینی می‌کند.

رابطه چنگ-پروسوف

رابطه‌ای که غلظت یک رقیب که مهار نیمه‌حداکثری (IC50) را در یک سنجش اتصال ایجاد می‌کند، به ثابت میل ترکیبی واقعی رقیب (Ki) تبدیل می‌کند، با تصحیح برای غلظت رادیولیگاند و میل ترکیبی آن.

Mechanisms

لیگاند و گیرنده با سرعتی که توسط ثابت سرعت اتصال kon و غلظت‌های لیگاند آزاد و گیرنده آزاد تعیین می‌شود، ترکیب می‌شوند، در حالی که کمپلکس با سرعتی که توسط ثابت سرعت تفکیک koff تعیین می‌شود، تجزیه می‌شود؛ در تعادل، دو فرآیند متضاد با هم برابر می‌شوند و نسبت آنها ثابت تفکیک تعادلی، Kd = koff/kon را تعریف می‌کند. همان میل ترکیبی تعادلی می‌تواند از جفت‌های سرعت بسیار متفاوتی ناشی شود، بنابراین دو لیگاند با Kd یکسان ممکن است در سرعت اتصال و به ویژه در سرعت جدا شدنشان تفاوت زیادی داشته باشند – که توسط زمان ماندگاری، یعنی میانگین طول عمر کمپلکس، نشان داده می‌شود. در آزمایشگاه، این مقادیر از آزمایش‌های سینتیک زمانی و از سنجش‌های اشباع تعادلی به دست می‌آیند، در حالی که سنجش‌های رقابتی، غلظت یک لیگاند بدون برچسب را که نیمی از یک رادیولیگاند را جابجا می‌کند، اندازه‌گیری می‌کنند؛ سپس رابطه چنگ-پروسوف آن غلظت نیمه-مهار را با تصحیح برای رادیولیگاند مورد استفاده، به ثابت میل ترکیبی لیگاند تبدیل می‌کند. موتولسکی و ماهان سینتیک مورد انتظار را هنگامی که یک لیگاند برچسب‌دار و یک لیگاند بدون برچسب با هم رقابت می‌کنند، استخراج کردند که امکان تخمین ثابت‌های سرعت را از چنین آزمایش‌هایی فراهم می‌کند.

Clinical relevance

سینتیک اتصال نشان می‌دهد که چگونه سرعت و پایداری درگیری هدف مشخص می‌شود، و مفهوم زمان ماندگاری یکی از راه‌های استدلال در مورد این است که چرا برخی از برهم‌کنش‌ها بیشتر از حضور داروی آزاد دوام می‌آورند. اینها اصول مرجع برای تفسیر داده‌های اتصال هستند و دستورالعمل‌هایی برای دوز یا درمان ارائه نمی‌دهند.

Evidence & guidelines

تحلیل اتصال سینتیکی و تعادلی بر پایه فارماکولوژی آزمایشگاهی و روش‌شناسی استاندارد شده استوار است تا دستورالعمل‌های بالینی؛ قراردادهای کمی در مراجع استاندارد و نامگذاری اتحادیه بین‌المللی فارماکولوژی پایه و بالینی (IUPHAR) تعیین شده‌اند.

History

تحلیل کمی اتصال با معرفی روش‌های رادیولیگاند در دهه 1970 به بلوغ رسید، که امکان اندازه‌گیری مستقیم تعداد گیرنده‌ها و میل ترکیبی‌ها را فراهم کرد. رابطه چنگ و پروسوف در سال 1973 سنجش‌های رقابتی را از نظر میل ترکیبی واقعی قابل تفسیر ساخت، و کار موتولسکی و ماهان در سال 1984 نظریه سینتیکی را برای آزمایش‌های اتصال رقابتی ارائه داد. کار مکانیکی کولکوهون این ثابت‌های اندازه‌گیری شده را به فرآیندهای اتصال و گیتینگ تک گیرنده زیربنایی مرتبط کرد.

Key figures

• David Colquhoun
• Harvey J. Motulsky
• Yung-Chi Cheng
• William H. Prusoff

Seminal works

• cheng-prusoff-1973
• motulsky-mahan-1984

Frequently asked questions

آیا دو دارو می‌توانند میل ترکیبی یکسان اما سینتیک متفاوتی داشته باشند؟

بله. میل ترکیبی نسبت ثابت سرعت تفکیک به ثابت سرعت اتصال است، بنابراین دو دارو می‌توانند میل ترکیبی تعادلی یکسانی داشته باشند در حالی که با سرعت‌های بسیار متفاوتی متصل و جدا می‌شوند، که به آنها زمان‌های ماندگاری متفاوتی می‌دهد.

معادله چنگ-پروسوف چه کاری انجام می‌دهد؟

این معادله غلظت یک رقیب را که اتصال رادیولیگاند را به میزان نصف مهار می‌کند (IC50)، به ثابت میل ترکیبی واقعی رقیب (Ki) تبدیل می‌کند، با تصحیح برای غلظت و میل ترکیبی رادیولیگاند مورد استفاده در سنجش.