Konstanta disocijacije

U hemiji, biohemiji, i farmakologiji, konstanta disocijacije je specifični tip konstante ravnoteže koji meri sklonost objekta da se reverzibilno razdvoji (disocira) u manje komponente. Primeri disocijacije su razdvajanje hemijskog kompleksa u molekularne komponente, i razdvanje soli u jonske komponente. Konstanta disocijacije se obično obeležava sa ${\displaystyle K_{d}}$, i one je recipročna vrednost konstante asocijacije. U specijalnom slučaju soli, konstanta disocijacije može isto tako da se zove konstanta jonizacije.

Za opštu reakciju

${\displaystyle \mathrm {A} _{x}\mathrm {B} _{y}\rightleftharpoons x\mathrm {A} +y\mathrm {B} }$

u kojoj se kompleks ${\displaystyle \mathrm {A} _{x}\mathrm {B} _{y}}$ razdvaja u x A podjedinica i y podjedinica, konstanta disocijacije se definiše sa:

${\displaystyle K_{d}={\frac {[A]^{x}\times [B]^{y}}{[A_{x}B_{y}]}}}$

gde su [A], , i koncentracije A, , odnosno kompleksa .

Protein-ligand vezivanje

Konstanta disocijacije se obično koristi za opisivanje afiniteta između ligand (${\displaystyle \mathrm {L} }$) (poput lekaa) i proteina (${\displaystyle \mathrm {P} }$), i.e. kako čvrsto se ligand vezuje za određeni protein. Ligand-protein afiniteti su pod utjecajem ne-kovalentnih intermolekulskih interakcija između dva molekula, kao što su vodonične veze, elektrostatike interakcje, hidrofobne i Van der Valsove veze. Kd je takođe zavisan od koncentracije drugih makromolekula, koji uzrokuju makromolekularnu gužvu.^[1][2]

Formiranje ligand-protein kompleksa (${\displaystyle \mathrm {C} }$) se može se može opisati sledećim procesom

${\displaystyle \mathrm {C} \rightleftharpoons \mathrm {P} +\mathrm {L} }$

čija konstanta disocijacije se definiše sa

${\displaystyle K_{d}={\frac {\left[\mathrm {P} \right]\left[\mathrm {L} \right]}{\left[\mathrm {C} \right]}}}$

gde [${\displaystyle \mathrm {P} }$], [${\displaystyle \mathrm {L} }$] i [${\displaystyle \mathrm {C} }$] označavaju molarne koncentracije proteina, liganda i kompleksa.

Konstanta disocijacije ima molarne jedinice (M), koje odgovaraju koncentraciji liganda [${\displaystyle \mathrm {L} }$] na kojoj je polovina mesta vezivanja na proteinu zauzeta, i.e. koncentracija liganda, na kojoj je koncentracija proteina sa vezanim ligandom [${\displaystyle \mathrm {C} }$], jednaka koncentraciji proteina bez vezanog liganda [${\displaystyle \mathrm {P} }$]. Što je manja konstanta disocijacije, to je čvršće ligand vezan, ili to je veći afinitet liganda i proteina. Na primer, ligand sa nanomolarnom (nM) konstantom disocijacije se vezuje čvršće za određeni protein nego ligand sa makromolarnom (${\displaystyle \mu }$M) konstantom disocijacije.

Pod-nanomolarne konstante disocijacije kao rezultat ne-kovalentnih vezujućih interakcija između dva molekula su retke. Ipak, postoje neki važni izuzeci. Biotin i avidin se vezuju sa konstantama disocijacije od oko ${\displaystyle 10^{-15}}$ M = 1 fM = 0.000001 nM.^[3] Proteinski inhibitori ribonukleaza isto tako mogu da vežu ribonukleaze sa sličnim ${\displaystyle 10^{-15}}$ M afinitetom.^[4]

Konstanta disocijacije za pojedine ligand-protein interakcije je u znatno meri zavisna eksperimentalnih uslova (npr. temperatura, i koncentracija soli). Efekata različitih eksperimentalnih uslova je da efektivno menjaju jačinu intermolekularnih interakcija koje vezuju data ligand-protein kompleks.

Lijekovi mogu proizvesti štetne nuspojave putem interakcija s proteinima sa kojima nisu namenjeni ili dizajnirani da interaguju. Zbog toga je znatan deo farmaceutskih istraživanja usmeren na dizajn lekova koji se vezuju samo za njihove ciljane proteine s visokim afinitetom (tipično 0.1-10 nM) ili ka poboljšanju afiniteta pojedinog leka i njegovog in-vivo proteinskog cilja.

Vidi još

• K_i baza podataka
• Kiselina

Literatura

1. Zhou HX, Rivas G, Minton AP (2008). „Macromolecular crowding and confinement: biochemical, biophysical, and potential physiological consequences”. Annual Review of Biophysics. 37: 375—97. PMC 2826134 . PMID 18573087. doi:10.1146/annurev.biophys.37.032807.125817.
2. Minton AP (2001). „The influence of macromolecular crowding and macromolecular confinement on biochemical reactions in physiological media”. The Journal of Biological Chemistry. 276 (14): 10577—80. PMID 11279227. doi:10.1074/jbc.R100005200.
3. Livnah O, Bayer EA, Wilchek M, Sussman JL (1993). „Three-dimensional structures of avidin and the avidin-biotin complex”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 90 (11): 5076—80. PMC 46657 . PMID 8506353.
4. Johnson RJ, McCoy JG, Bingman CA, Phillips GN, Raines RT (2007). „Inhibition of human pancreatic ribonuclease by the human ribonuclease inhibitor protein”. Journal of Molecular Biology. 368 (2): 434—49. PMC 1993901 . PMID 17350650. doi:10.1016/j.jmb.2007.02.005.