4.4: 平衡結合定数と結合強度

平衡結合定数(K_b)は、タンパク質-リガンド相互作用の強度を定量化します。K_bは、反応が平衡状態にあるときに次のように計算できます。

ここで、PとLはそれぞれ非結合タンパク質とリガンド、PLはタンパク質-リガンド複合体です。

結合したリガンドの量はリガンドの結合速度にも関連しているため、実験では、タンパク質-リガンドの会合(k_on)と解離(k_off)の速度を次の比率で調べることでK_bを決定することもできます。

したがって、平衡結合定数を決定するために、平衡濃度を測定するものと反応の速度論を測定するものの2つのカテゴリーの結合アッセイが使用されます。その場合、測定時に反応が平衡状態にある必要があります。

平衡濃度を決定する方法は、所望の感度とシグナル検出の容易さによって異なります。これらの理由から、分光アッセイが最も広く使用されています。これらの実験では、反応は、UV-Vis分光光度計で検出可能な、特定の波長で反応物または生成物の吸光度変化を生成します。あるいは、反応物または生成物を蛍光プローブで標識することも、または内因性蛍光色素を含んでもよい。そして、蛍光の変化から反応の進行を測定することができます。これらのアッセイは、1つの反応物の濃度を変化させることによって実行され、残りの実験は一定に保たれます。その後、結果をグラフ化し、さまざまなカーブフィッティング方法で分析できます。

タンパク質とリガンドの間の相互作用も、さまざまな生化学的および分光学的手法を使用して研究されています。X線結晶構造解析とNMR分光法を用いた構造解析は、分子シミュレーションを通じてタンパク質とリガンドの相互作用を予測するのに役立ちます。タンパク質-リガンドドッキング研究などの理論的および計算的アプローチは、薬剤候補を含む低分子リガンドの位置と相互作用を特徴付けるために広く使用されています。コンピュータ支援型医薬品設計は、従来の試行錯誤による薬物検査のペースを加速するための、迅速かつ低コストの代替手段です。