리간드 (생화학)

리간드인 헴(주황색)이 결합된 [[미오글로빈(파란색). 1MBO.]] **리간드**(ligand)는 생화학 및 약리학에서 생물학적 목적을 위해 생체분자와 복합체를 형성하는 물질이다. 리간드라는 용어의 어원은 "결합하다"를 의미하는 라틴어 "ligare"로부터 유래하였다. 단백질-리간드 결합에서 리간드는 일반적으로 표적 단백질의 특정 부위에 결합하여 신호를 발생시키는 분자이다. 이러한 결합은 일반적으로 표적 단백질의 입체구조적 변화를 초래한다. DNA-리간드 결합 연구에서 리간드는 DNA 이중 나선에 결합하는 저분자, 이온bibcode = 2005BpJ....89.2574T 또는 단백질s2cid = 103345일 수 있다. 리간드와 결합 파트너 사이의 관계는 전하, 소수성 및 분자 구조의 함수이다. 결합은 이온 결합, 수소 결합, 반데르발스 힘과 같은 분자간 힘에 의해 일어난다. 결합 또는 도킹은 실제로 해리를 통해 가역적일 수 있다. 리간드와 표적 분자 사이의 측정 가능하게 비가역적인 공유 결합은 생물학적 시스템에서 비정형적이다. 유기금속화학과 무기화학에서의 리간드의 정의와 대조적으로, 생화학에서는 헤모글로빈의 경우처럼 리간드가 일반적으로 금속 부위에 결합하는지 여부가 모호하다. 일반적으로 리간드의 해석은 어떤 종류의 결합이 관찰되는지와 상황에 따라 달라진다. 수용체 단백질에 대한 리간드의 결합은 3차원 형태의 방향성에 영향을 주어 입체구조를 변경한다. 수용체 단백질의 입체구조는 기능적 상태를 구성한다. 리간드에는 기질, 저해제, 활성화제, 신호전달 지질 및 신경전달물질이 포함된다. 결합 속도를 친화력이라고 하며, 이 측정값은 효과의 경향이나 강도를 나타낸다. 결합 친화력은 호스트-게스트 상호작용뿐만 아니라 용액에서 비공유 결합을 유도하는 지배적인 입체적 역할을 할 수 있는 용매 효과에 의해서도 실현된다.doi = 10.1021/ja1050082 용매는 리간드와 수용체가 적응할 수 있는 화학적 환경을 제공하여 서로를 파트너로 받아들이거나 거부한다. 방사성 리간드는 생체 내에서 양전자 방출 단층촬영(PET) 연구 및 생체 외에서 결합 연구에 추적자로 사용되는 방사성 동위원소 표지 화합물이다.
# 수용체/리간드 결합 친화도
리간드와 수용체의 결합 부위의 상호작용은 결합 친화력으로 특징지어질 수 있다. 일반적으로 친화도가 높은 리간드의 결합은 리간드와 수용체 사이의 인력이 크며, 친화도가 낮은 리간드의 결합은 인력이 작다. 일반적으로 고친화성 결합은 저친화성 결합의 경우보다 리간드의 수용체 점유율이 더 높으며, 체류 시간(수용체-리간드 복합체의 수명)과는 상관관계가 없다. 수용체에 대한 리간드의 고친화성 결합은 결합 에너지의 일부가 수용체의 입체구조적 변화(예를 들어, 관련 이온 통로나 효소의 행동을 변경하는데)를 유발하는데 사용될 수 있는 경우 종종 생리학적으로 중요하다. 수용체에 결합하여 생리학적 반응을 유발할 수 있는 리간드를 수용체 작용제라고 한다. 수용체에 결합하지만 생리학적 반응을 활성화시키지 못하는 리간드를 수용체 길항제라고 한다. 유사한 결합 친화력을 갖는 두 가지 작용제의 농도에 따른 활성 정도에 대한 그래프 수용체에 대한 작용제의 결합은 얼마나 많은 생리학적 반응이 유발될 수 있는지(즉, 효능)와 생리학적 반응을 생성하는 데 필요한 작용제의 농도(보통 최대 반응의 절반을 생성하는 데 필요한 농도인 EC50으로 측정됨) 측면에서 특성화될 수 있다. 고친화성 리간드의 결합은 상대적으로 낮은 농도의 리간드가 리간드 결합 부위를 최대한 점유하고 생리학적 반응을 유발하는 데 적합하다는 것을 의미한다. 수용체 친화도는 수용체의 50%를 차지하는 데 필요한 농도인 억제 상수 또는 Ki 값으로 측정된다. 리간드 친화도는 참조 리간드의 고정 농도의 50%를 대체하는 데 필요한 리간드의 농도가 결정되는 경쟁 결합 실험에서 IC50 값으로 간접적으로 가장 자주 측정된다. Ki 값은 쳉 프루소프 방정식을 통해 IC50으로부터 추정할 수 있다. 리간드 친화도는 형광 소멸, 등온 적정 열량계 또는 표면 플라즈몬 공명과 같은 방법을 사용하여 해리 상수(Kd)로 직접적으로 측정할 수도 있다.work = The Science Snail 낮은 친화력 결합(높은 Ki 수준)은 결합 부위가 최대로 점유되고 리간드에 대한 최대 생리학적 반응이 달성되기 전에 상대적으로 높은 농도의 리간드가 필요함을 의미한다. 오른쪽에 표시된 예에서 두 개의 서로 다른 리간드가 동일한 수용체 결합 부위에 결합한다. 표시된 작용제 중 하나만이 수용체를 최대로 자극할 수 있기 때문에 완전 작용제(full agonist)로 정의될 수 있다. 생리학적 반응을 부분적으로만 활성화시킬 수 있는 작용제를 부분 작용제(partial agonist)라고 한다. 이 예에서 완전 작용제(빨간색 곡선)가 수용체의 절반을 최대로 활성화할 수 있는 농도는 약 5 x 10−9 몰(nM = 나노몰)이다. 수용체 결합 친화력이 다른 두 가지 리간드의 농도에 따른 결합 정도에 대한 그래프 결합 친화력은 가장 일반적으로 태그가 지정된 리간드로 알려진 방사성 표지 리간드를 사용하여 결정된다. 동종 경쟁적 결합 실험(homologous competitive binding experiment)에는 태그가 지정된 리간드와 태그가 지정되지 않은 리간드 간의 경쟁 결합이 포함된다. See Homologous competitive binding curves date=2007-12-19, A complete guide to nonlinear regression, curvefit.com. 표면 플라즈몬 공명, 이중 편광 간섭계 및 다중 매개변수 표면 플라즈몬 공명(MP-SPR)과 같이 표지되지 않는 경우가 많은 실시간 기반 방법은 농도 기반 분석으로부터 친화도를 정량화할 수 있을뿐만 아니라 결합 및 해리의 반응속도론, 그리고 이후의 경우 결합 시 유도되는 입체구조적 변화로부터도 친화도를 정량화할 수 있다. 다중 매개변수 표면 플라즈몬 공명(MP-SPR)은 고유한 광학 설정 덕분에 고염분 해리 완충용액에서도 측정이 가능하다. 고정화가 필요 없는 방법인 미세규모 열영동(MST)이 개발되었다.doi = 10.1002/anie.200903998 *url=http://www.physorg.com/news186225693.html 이 방법을 사용하면 리간드의 분자량에 대한 제한없이 결합 친화도를 결정할 수 있다.doi-access = free 리간드-수용체 결합 친화도에 대한 정량적 연구에서 통계역학을 사용하려면 입체배치적 분배함수에 대한 포괄적인 문서를 참조한다.Vu-Quoc, L., Configuration integral (statistical mechanics), 2008. this wiki site is down; see this article in the web archive on 2012 April 28.
## 약물 또는 호르몬 결합력
결합 친화도 데이터만으로는 약물이나 자연적으로 생성된(생합성된) 호르몬의 전반적인 효능을 결정하지 못한다.https://doi.org/10.1093/oso/9780199744121.003.0006 효능은 결합 친화력과 리간드 효능 모두의 복잡한 상호작용의 결과이다.
## 약물 또는 호르몬 결합 효능
리간드 효능은 표적 수용체에 결합 시 생물학적 반응을 생성하는 리간드의 능력과 이 반응의 정량적인 크기를 의미한다. 이 반응은 생성되는 생리학적 반응에 따라 작용제, 길항제 또는 역작용제로 나타날 수 있다.name-list-