"Il legame di legante"

Un comune evento in un sistema biologico è la formazione di un legame non-covalente di uno o più piccole molecole (leganti)su una molecola come una proteina. Infatti l'attività biologica di una proteina, per esempio enzimi, dipende dalla presenza di alcuni legantiì. L'analisi degli equilibri dei legami richiede una semplice equazione algebrica.

Cominciamo scrivendo l'equazione per la dissociazione del legante(L) della proteina (P)

e scriviamo le reazione della costante di dissociazione

.

Un parametro utile per tracciare un grafico è questo q che rappresenta

cioè la frazione di Proteina legata al legante. Si ottiene un grafico del tipo (Legante e Proteina)

Combinando l'equazione 2 e 3 si ottiene

che è l'equazione dell'iperbole. La concentrazione dei leganti (L), per cui q = 0.5 è uguale alla K_d.

Di solito, si usa una trasformazione lineare dell'equazione di legame, quali

oppure

Diagrammando queste equazioni si ottengono dei grafici lineari che portano ad ottenere un Kd più accurato.

Una volta determinata Kd, l'energia libera di dissociazione può essere determinata da DG^o=-RTlnK_d. L'energia libera di associazione o energia libera di legame è -DG^o di dissociazione, poichè K_a = 1/K_d.

ESEMPIO

Per il legame di un certo ligante ad una proteina su di una proteina a 25° C e pH=7.0,  K_d = 1x10^-7 M. Qual è l'energia libera di associazione del ligante con la proteina?

• Per la reazione di dissociazione DG^o' = -RTlnK_d
• DG^o' = -(8.314)(298)(-16.1) = + 39.9 kJ/mol a dissociazione non è favorita
• Per la reazione di associazione DG^o' = -RTlnK_a = -RTln(1/K_d).
• DG^o' = -(8.314)(298)(16.1) = - 39.9 kJ/mol -l'associazione è favorita

LA TERMODINAMICA E I VIRUS HIV

Durante la replicazione, il virus dell'AIDS produce una larga catena polipeptidica, che viene spezzettata in piccole proteine richieste per la costituzione del virus. Lo spezzettamento della proteina suddetta è attuata da uno specifico enzima chiamato HIV-proteasi. In assenza dell'HIV-proteasi, il virus non può maturare ed infettare le cellule

Perciò l'HIV-proteasi è stato oggetto di un intenso studio per cercare di scoprire inibitori che possono prevenire la replicazione del virus. Una grande varietà di composti sono stati svillupati come mostrato sotto.

Questi composti hanno un 'alta affinità con l'HIV-proteasi K_d = 5-15 x 10^-8 M (hiv).

IL VIRUS CONTRATTACCA

La presenza di un inibitore esercita una forte pressione sul virus che svilupperà una forma inibitor-resistente della proteasi. Apparentemente il virus sembra più preoccupato di avere una proteina con una bassa affinità per l'inibitore piuttosto che una proteina con un'alta attività enzimatica. I legami degli inibitori con un tipo di HIV-proteasi violento producono mutazioni resistenti

Compound	Kd(nM)
	Specie selvatica	V82F	I84V	V82F/I84V
1	0.15	0.50	0.25	2.85
2	0.17	0.14	1.90	120.0
3	0.08	0.11	1.70	120.0
4	0.08	0.03	0.20	3.36
% Activity	100	42	75	11

Quanto deve cambiare la Kd per alterare significativamente la quantità di inibitore legato?