Myoglobin (modrý) s navázaným ligandem hemem (oranžový). Na základě PDB ID 1MBO
Vazba na receptor nebo ligand je proces, kterým se ligand, např. neurotransmiter, váže na receptor
.
V biochemii je ligand (latin ligare = vázat) látka, která je schopna se vázat a vytvořit komplex s biomolekulou, který slouží biologickému účelu. Taková vazba je specifická, jako v neurochemii, kde se neurotransmitery vážou pouze na specifické receptory, takže dopamin se váže na dopaminový receptor a ne na žádný jiný.
V užším smyslu je to signál, který spouští vazbu molekuly na místo na cílovém proteinu, a to intermolekulárními silami, jako jsou iontové vazby, vodíkové vazby a Van der Waalsovy síly. Spojení (asociace) je obvykle reverzibilní (disociace). Skutečná ireverzibilní kovalentní vazba mezi ligandem a jeho cílovou molekulou je v biologických systémech vzácná. Vazba ligandu na receptory mění chemickou konformaci, tj. trojrozměrný tvar receptorového proteinu. Konformační stav receptorového proteinu určuje funkční stav receptoru. Tendence nebo síla vazby se nazývá afinita. Ligandy zahrnují substráty, inhibitory, aktivátory a neurotransmitery. Radioligandy jsou radioizotopem značené sloučeniny a používané in vivo jako stopovací látky v PET studiích a pro in vitro vazebné studie.
Vazebná afinita receptoru/ligandu
Interakce většiny ligandů s jejich vazebnými místy může být charakterizována vazebnou afinitou. Obecně platí, že vazba ligandu s vysokou afinitou je výsledkem větší intermolekulární síly mezi ligandem a jeho receptorem, zatímco vazba ligandu s nízkou afinitou zahrnuje menší intermolekulární sílu mezi ligandem a jeho receptorem. Obecně platí, že vazba s vysokou afinitou zahrnuje delší dobu pobytu ligandu na jeho vazebném místě receptoru, než je tomu v případě vazby s nízkou afinitou. Vysoká afinita vazby ligandů na receptory je často fyziologicky důležitá, když část vazebné energie může být použita k vyvolání konformační změny v receptoru, což vede ke změně chování přidruženého iontového kanálu nebo enzymu.
Dva agonisté s podobnou vazebnou afinitou
Ligand, který se může vázat na receptor, měnit funkci receptoru a vyvolat fyziologickou odpověď (např. fungování neuronu), se nazývá agonista tohoto receptoru. Agonistická vazba na receptor může být charakterizována jak z hlediska toho, kolik fyziologické odpovědi může být spuštěno, tak z hlediska koncentrace agonisty, která je nutná k vyvolání fyziologické odpovědi. Vazba ligandu s vysokou afinitou znamená, že relativně nízká koncentrace ligandu je dostatečná k maximálnímu obsazení vazebného místa ligandu a vyvolání fyziologické odpovědi. Vazba s nízkou afinitou znamená, že relativně vysoká koncentrace ligandu je nutná před maximálním obsazením vazebného místa a dosažením maximální fyziologické odpovědi na ligand. V příkladu znázorněném vpravo se dva různé ligandy vážou na stejné vazebné místo receptoru. Pouze jeden z uvedených agonistů může maximálně stimulovat receptor, a tudíž může být definován jako „plný agonista“. Agonista, který může pouze částečně aktivovat fyziologickou odezvu, se nazývá „částečný agonista“. Ligandy, které se vážou na receptor, ale nepodaří se aktivovat fyziologickou odezvu, jsou receptorovými „antagonisty“. V tomto příkladu je koncentrace, při které plný agonista (červená křivka) může polovičně maximálně aktivovat receptor, asi 5 x 10-9 molů (nM = nanomolární).
Dva ligandy s různou vazebnou afinitou receptorů.
V příkladu znázorněném vlevo jsou ligandové vazebné křivky znázorněny pro dva ligandy s různými vazebnými afinitami. Vazba ligandu je často charakterizována koncentrací ligandu, při které je obsazena polovina vazebných míst receptoru, známá jako disociační konstanta (kd). Ligand znázorněný červenou křivkou má vyšší vazebnou afinitu a menší kd než ligand znázorněný zelenou křivkou. Pokud by tyto dva ligandy byly přítomny současně, více ligandu s vyšší afinitou by bylo vázáno na dostupná vazebná místa receptoru. Takto může oxid uhelnatý soutěžit s kyslíkem ve vazbě na hemoglobin, což vede k otravě oxidem uhelnatým.
Vazebná afinita se nejčastěji určuje pomocí radioaktivně značeného ligandu, známého jako hot ligand. Homologní kompetitivní vazebné experimenty zahrnují soutěž mezi hot ligandem a studeným ligandem (untagged ligand).
Pro použití statistické mechaniky v kvantitativní studii vazebné afinity
ligand-receptoru viz obsáhlý článek
o konfiguračním integrálu.
Selektivní a neselektivní
Selektivní ligandy mají tendenci vázat se na velmi omezené typy receptorů, zatímco neselektivní ligandy se vážou na několik typů receptorů. To hraje důležitou roli ve farmakologii, kde léky, které jsou neselektivní, mají tendenci mít více nežádoucích účinků, protože se vážou na několik dalších receptorů kromě toho, který vyvolává požadovaný účinek.
Ligand – Buněčné signalizační sítě – Signální transdukce – Apoptóza – Druhý komunikační systém (signalizace Ca2+, signalizace Lipid)
Parakrin – autokrin – Juxtacrin – Neurotransmitery – endokrin (neuroendokrin)
Receptor (Transmembrána, Intracelulární) – transkripční faktor (Obecný, Preiniciační komplex, TFIID, TFIIH) – protein adaptéru