配体结合动力学与平衡

结合并非瞬时发生：配体以有限的速率与受体结合和解离，两者之间的平衡决定了平衡亲和力以及相互作用的时间进程。动力学不仅关注稳态时结合了多少配体，还关注达到该状态的速度以及复合物持续的时间。

Definition

配体结合动力学描述了配体与其结合位点随时间变化的结合和解离过程，受结合速率常数（kon）和解离速率常数（koff）的控制，两者的比率定义了平衡解离常数（Kd = koff/kon），该常数表征了稳态时的结合。

Scope

本主题涵盖配体结合和解离的速率常数、它们与平衡解离常数的关系、驻留时间的概念，以及放射性配体和相关分析中结合的测量和分析方法，包括观察到的抑制作用与潜在亲和力常数之间的转换。它是药效学中的参考材料，不提供剂量指导。

Core questions

• 配体与受体结合和解离的速度有多快？
• 结合和解离速率常数如何决定平衡亲和力？
• 什么是驻留时间，为什么结合的持续时间可能很重要？
• 如何从放射性配体饱和度和竞争实验中提取结合参数？

Key concepts

• 结合速率常数 (kon)
• 解离速率常数 (koff)
• 平衡解离常数 (Kd = koff/kon)
• 驻留时间
• 饱和结合和Scatchard分析
• 竞争结合 (IC50, Ki)
• 特异性结合与非特异性结合

Key theories

质量作用结合动力学

将配体-受体结合视为由kon和koff控制的双分子反应的框架，通过质量作用定律预测结合的时间进程和平衡占有率。

Cheng-Prusoff关系

将结合测定中产生半数最大抑制（IC50）的竞争剂浓度转换为竞争剂真实亲和力常数（Ki）的关系，并校正放射性配体浓度及其亲和力。

Mechanisms

配体和受体以结合速率常数kon以及游离配体和游离受体的浓度所决定的速率结合，而复合物则以解离速率常数koff所决定的速率分解；在平衡状态下，这两个相反的过程达到平衡，它们的比率定义了平衡解离常数Kd = koff/kon。相同的平衡亲和力可能源于非常不同的速率对，因此具有相同Kd的两种配体在结合速度上可能存在很大差异，特别是它们离开的速度——这由驻留时间（复合物的平均寿命）来体现。在实验室中，这些量通过动力学时间进程实验和平衡饱和度测定来获得，而竞争性测定则测量未标记配体取代一半放射性配体的浓度；Cheng-Prusoff关系随后通过校正所使用的放射性配体，将半抑制浓度转换为配体的亲和力常数。Motulsky和Mahan推导了标记配体和未标记配体竞争时预期的动力学，从而可以通过此类实验估算速率常数。

Clinical relevance

结合动力学揭示了靶点结合速率和持久性的特征，而驻留时间概念是解释某些相互作用为何比游离药物存在时间更长的原因之一。这些是解释结合数据的参考原则，不提供剂量或治疗说明。

Evidence & guidelines

动力学和平衡结合分析基于实验室药理学和标准化方法学，而非临床指南；定量惯例在标准参考文献和国际基础与临床药理学联合会（IUPHAR）命名法中有所阐述。

History

定量结合分析随着20世纪70年代放射性配体方法的引入而成熟，这些方法可以直接测量受体数量和亲和力。Cheng和Prusoff在1973年提出的关系使得竞争性测定能够以真实亲和力来解释，Motulsky和Mahan在1984年的处理为竞争性结合实验提供了动力学理论。Colquhoun的机制性工作将这些测量常数与潜在的单受体结合和门控过程联系起来。

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

两种药物可以具有相同的亲和力但不同的动力学吗？

是的。亲和力是解离速率常数与结合速率常数之比，因此两种药物可以具有相同的平衡亲和力，但以非常不同的速度结合和解离，这使得它们具有不同的驻留时间。

Cheng-Prusoff方程的作用是什么？

它将半抑制放射性配体结合的竞争剂浓度（IC50）转换为竞争剂的真实亲和力常数（Ki），并校正测定中使用的放射性配体的浓度和亲和力。