# ĐẠI CƯƠNG VỀ SỰ GẮN KẾT GIỮA HOẠT CHẤT VÀ ĐÍCH TÁC ĐỘNG

Ngoc Chau Tran

► To cite this version:

Ngoc Chau Tran. ĐẠI CƯƠNG VỀ SỰ GẮN KẾT GIỮA HOẠT CHẤT VÀ ĐÍCH TÁC ĐỘNG. 2024. hal-04847534

HAL Id: hal-04847534

https://hal.science/hal-04847534v1

Submitted on 19 Dec 2024

HAL is a multi-disciplinary open access
archive for the deposit and dissemination of sci-
entific research documents, whether they are pub-
lished or not. The documents may come from
teaching and research institutions in France or
abroad, or from public or private research centers.

L'archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est
destinée au dépôt et à la diffusion de documents
scientifiques de niveau recherche, publiés ou non,
émanant des établissements d'enseignement et de
recherche français ou étrangers, des laboratoires
publics ou privés.

<figure><img src="image_1.png" /></figure>
# ĐẠI CƯƠNG VỀ SỰ GẮN KẾT GIỮA HOẠT CHẤT VÀ ĐÍCH TÁC ĐỘNG

## Trần Ngọc Châu

## Decembre 2024

<figure><img src="image_2.png" /></figure>

Sự gắn kết giữa hoạt chất và đích tác động là một quá trình thuận nghịch. Các thông số đặc trưng cho quá trình gắn kết này được liệu kê dưới đây:

<figure><img src="image_3.png" /></figure>

“XEEL ligand binding site” thực hiện bởi Kwangkanont theo bản quyền CC-BY-SA-4.0

<figure><img src="image_4.png" /></figure>

“Maltase-Glucoamylase Ligand Interactions” thực hiện bởi MikeyB88 theo bản quyền CC-BY-SA-4.0

<figure><img src="image_5.png" /></figure>
# 1. Hằng số phân ly (Kd, dissociation constant)

Hằng số phân ly (Kd) là thước đo ái lực của protein đối với hoạt chất. Nó là nghịch đảo của hằng số liên kết (Ka) và được biểu thị bằng đơn vị mol.

Kd là tỷ lệ giữa nồng độ protein tự do và hoạt chất tự do với nồng độ của phức hợp protein-hoạt chất ở trạng thái cân bằng. Điều này được biểu thị bằng phương trình: $Kd = [P][L]/[PL]$ trong đó [P] là nồng độ protein tự do, [L] là nồng độ hoạt chất tự do và [PL] là nồng độ phức hợp protein-hoạt chất.

Hằng số phân ly có liên quan đến sự cân bằng giữa protein, hoạt chất và phức hợp protein-hoạt chất. Ở trạng thái cân bằng, tốc độ liên kết của protein và hoạt chất bằng tốc độ phân ly của phức hợp. Một cách đơn giản, giả sử quá trình liên kết và phân ly chỉ gồm một bước, Kd bằng tỷ lệ của hằng số tốc độ phân ly ($k_{off}$) với hằng số tốc độ liên kết ($k_{on}$): $Kd = k_{off}/k_{on}$. Hằng số tốc độ liên kết ($k_{on}$) mô tả tốc độ liên kết của hoạt chất với mục tiêu của nó. Hằng số tốc độ phân ly ($k_{off}$) mô tả phức hợp hoạt chất-mục tiêu phân rã nhanh như thế nào.

<figure><img src="image_6.png" /></figure>

> "The analysis of protein sequences allows scientists to predict protein interactions. They can then identify potential new players in the coronavirus infection process." thực hiện bởi Rayne Zaayman-Gallant / EMBL theo bản quyền CC-BY-NC-ND 4.0

Về mặt nhiệt động lực học, Kd liên quan đến sự thay đổi năng lượng tự do Gibbs (ΔG) của phản ứng liên kết. Mối liên hệ được đưa ra bởi công thức: $ΔG = RTlnK$, trong đó R là hằng số khí lý tưởng và T là nhiệt độ tuyệt đối. Giá trị $ΔG$ âm hơn cho thấy phản ứng liên kết thuận lợi hơn và giá trị Kd nhỏ hơn. Biến thiên năng lượng tự do Gibbs (ΔG) còn liên quan đến sự biến đổi enthalpy (ΔH) và entropy (ΔS) theo phương trình: $ΔG = ΔH - TΔS$. Sự thay đổi enthalpy là do các tương tác không phải liên kết cộng hóa trị như liên kết hydro còn entropy có liên quan đến sự mất trật tự của hệ thống.
Kd có thể được xác định bằng cách đo nồng độ protein tự do, hoạt chất và nồng độ phức hợp ở trạng thái cân bằng. Các kỹ thuật như quang phổ huỳnh quang, circular dichroism, NMR và cộng hưởng plasmon bề mặt có thể được sử dụng để xác định Kd. Kd cũng có thể được xác định bằng cách đo độ dịch chuyển hóa học của thụ thể như là thông số thể hiện nồng độ hoạt chất khi có sự trao đổi nhanh giữa trạng thái liên kết và trạng thái tự do. Trong một số trường hợp, Kd có thể được xác định từ tỷ số của bằng số động học ($k_{off}/k_{on}$). Phép đo nhiệt lượng chuẩn độ đẳng nhiệt (ITC) là một phương pháp khác để đo ái lực liên kết, nhưng phù hợp nhất với bằng số phân ly không yếu hơn 100 µM.

Điểm bán bão hòa: Hằng số phân ly bằng nồng độ của hoạt chất tự do mà tại đó một nửa vị trí liên kết trên protein bị chiếm giữ.

Các yếu tố ảnh hưởng đến Kd: nhiệt độ, pH và cường độ ion có thể ảnh hưởng đến bằng số phân ly. Sự hiện diện của các phân tử khác trong dung dịch cũng có thể ảnh hưởng đến ái lực liên kết giữa protein và hoạt chất.

Kd là một thông số quan trọng trong việc phát hiện thuốc vì nó giúp mô tả cường độ tương tác giữa thuốc và mục tiêu. Đây là yếu tố then chốt quyết định hiệu quả và tác dụng của thuốc. Nó cũng có thể được sử dụng để hiểu cơ chế của các quá trình sinh học. Tuy nhiên, bằng số phân ly cung cấp thông tin về ái lực của tương tác nhưng không tiết lộ động học của quá trình liên kết. Các hoạt chất có giá trị Kd tương tự có thể liên kết với tốc độ liên kết và phân ly rất khác nhau. Đối với các hệ thống phức tạp có nhiều vị trí liên kết, Kd biểu kiến có thể khác với Kd vi mô tại từng vị trí liên kết khác nhau.

Trong khi bằng số phân ly Kd phản ánh ái lực tổng thể của thuốc đối với mục tiêu của nó thì bằng số tốc độ phân ly ($k_{off}$) có liên quan đến thời gian lưu trú của phức hợp thuốc-đích. Thời gian lưu trú là nghịch đảo của bằng số tốc độ phân ly và đề cập đến thời gian phân tử thuốc gắn kết với mục tiêu của nó. Trong một số trường hợp, thời gian lưu trú là yếu tố dự đoán hiệu quả của thuốc tốt hơn Kd. Việc xác định bằng số phân ly chỉ là bước đầu tiên trong việc mô tả đặc tính nhiệt động của bất kỳ hệ thống cụ thể nào trong quá trình khám phá thuốc mới.

## 2. Mối liên quan giữa bằng số phân ly Kd và ái lực liên kết (binding affinity)

Hằng số phân ly Kd và ái lực liên kết có mối quan hệ nghịch đảo; Kd thấp hơn biểu thị ái lực liên kết cao hơn và Kd cao hơn biểu thị ái lực liên kết thấp hơn. Giá trị Kd nhỏ hơn cho thấy ái lực cao hơn giữa protein và hoạt chất, nghĩa là chúng liên kết chặt chẽ hơn và phức hợp ít có khả năng phân ly hơn. Ngược lại, giá trị Kd lớn hơn cho thấy ái lực thấp hơn, cho thấy khả năng liên kết yếu hơn và xu hướng thức hợp phân ly cao hơn.
<figure><img src="image_7.png" /></figure>

https://youtu.be/85QZPlrJIxE?si=SqmR_OjvJeBAlwkM

Ái lực liên kết có liên quan đến biến thiên năng lượng tự do Gibbs (ΔG) của phản ứng liên kết, với ΔG âm hơn cho thấy ái lực cao hơn. ΔG liên hệ với Kd theo phương trình: ΔG = RTlnKd, trong đó R là hằng số khí lý tương và T là nhiệt độ tuyệt đối. Do mối liên hệ này, Kd nhỏ hơn tương ứng với giá trị ΔG âm hơn. Trong quá trình khám phá thuốc, người ta thường mong muốn thuốc có Kd thấp hơn (ái lực cao hơn) đối với mục tiêu của nó. Thuốc có ái lực cao có thể đạt được hiệu quả điều trị ở nồng độ thấp hơn. Tuy nhiên, chỉ riêng hằng số phân ly không nói lên toàn bộ câu chuyện. Tỷ lệ liên kết và phân ly cũng rất quan trọng.

## Westtart:

1. Hãy cho biết giá trị Kd biểu hiện ái lực gắn kết giữa hoạt chất và đích tác động như thế nào?

2. Kd liên quan đến các thông số khác như thế nào?

<figure><img src="image_8.png" /></figure>