4.1 : Сайты связывания лиганда

деятельность большинства белков зависит от их взаимодействия с другими молекулами или ионами, которые называются лигандами. Хотя лиганды способны связываться с белками, не каждый лиганд может связываться с каждым белком. Вместо этого лиганд связывается только в определенном регионе на белковой поверхности, и узел привязки называется сайтом или площадкой связывания.

Но как сайты связывания лиганд обеспечивают избирательность, когда белки варятся в смешанном лигандном супе? Конкретная договоренность аминокислот в белке дополняет место привязки на его поверхности для специального лиганда. Однако, подходящей формы недостаточно, чтобы лиганд связался.

Химические взаимодействия держат лиганд и белок вместе. Как правило, эти взаимодействия являются нековалентными, обратимыми, слабыми. Поэтому многие из них этих взаимодействий должны происходить одновременно при связке лиганда.

Например, чем больше площадь поверхности взаимодействия, тем больше ван дер Ваальсово взаимодействие. Эти силы работают лучше всего для больших лигандов. Для других специальное подтверждение места привязки обеспечивает водородную связь или электростатические взаимодействия.

Но, если связывания лиганда может образовывать водородные связи, почему это он не образует водородные связи с водой в его окрестности? Ответ заключается в форме связывающего сайта лиганда. Например, в этом белке, ориентация аминокислот образует полость, который ограничивает доступ молекулам воды.

Для индивидуальных молекул воды, входяждение в полость энергетически невыгодно, так как они должны разорвать свою водородную связь с другими молекулами воды. И все же лиганд легко образует водородные связи с полярными аминокислотами в сайте связывания, потому что специфические белково-лигандные взаимодействия энергетически более благоприятны, чем их взаимодействие с молекулами воды. Полярные аминокислоты также образуют электростатические взаимодействия с лигандом.

Например, отрицательно заряженный глутамат на этом связывающем сайтепривлекает положительно заряженный лиганд. Мутация в этой последовательности переделывает этот отрицательно заряженный глутамат в положительно заряженный лизин и устраняет связывание лигандов. Все вместе, точная последовательность и ориентация аминокислот друг с другом определяет химическую реактивность и избирательность связывающего сайта лиганда.