Konstanta disocijacije

U hemiji, biohemiji, i farmakologiji, konstanta disocijacije je specifični tip konstante ravnoteže koji meri sklonost objekta da se reverzibilno razdvoji (disocira) u manje komponente. Primeri disocijacije su razdvajanje hemijskog kompleksa u molekularne komponente, i razdvanje soli u jonske komponente. Konstanta disocijacije se obično obeležava sa $K_{d}$, i one je recipročna vrednost konstante asocijacije. U specijalnom slučaju soli, konstanta disocijacije može isto tako da se zove konstanta jonizacije.

Za opštu reakciju

$\mathrm {A} _{x}\mathrm {B} _{y}\rightleftharpoons x\mathrm {A} +y\mathrm {B}$

u kojoj se kompleks $\mathrm {A} _{x}\mathrm {B} _{y}$ razdvaja u x A podjedinica i y B podjedinica, konstanta disocijacije se definiše sa:

$K_{d}={\frac {[A]^{x}\times [B]^{y}}{[A_{x}B_{y}]}}$

gde su [A], [B], i [A_xB_y]- koncentracije A, B, odnosno kompleksa A_xB_y.

Protein-ligand vezivanje

Konstanta disocijacije se obično koristi za opisivanje afiniteta između ligand ($\mathrm {L}$) (poput leka) i proteina ($\mathrm {P}$), i.e. kako čvrsto se ligand vezuje za određeni protein. Ligand-protein afiniteti su pod utjecajem ne-kovalentnih intermolekulskih interakcija između dva molekula, kao što su vodonične veze, elektrostatike interakcje, hidrofobne i Van der Valsove veze. Kd je takođe zavisan od koncentracije drugih makromolekula, koji uzrokuju makromolekularnu gužvu.

Formiranje ligand-protein kompleksa ($\mathrm {C}$) se može se može opisati sledećim procesom

$\mathrm {C} \rightleftharpoons \mathrm {P} +\mathrm {L}$

čija konstanta disocijacije se definiše sa

$K_{d}={\frac {\left[\mathrm {P} \right]\left[\mathrm {L} \right]}{\left[\mathrm {C} \right]}}$

gde [$\mathrm {P}$], [$\mathrm {L}$] i [$\mathrm {C}$] označavaju molarne koncentracije proteina, liganda i kompleksa.

Konstanta disocijacije ima molarne jedinice (M), koje odgovaraju koncentraciji liganda [$\mathrm {L}$] na kojoj je polovina mesta vezivanja na proteinu zauzeta, i.e. koncentracija liganda, na kojoj je koncentracija proteina sa vezanim ligandom [$\mathrm {C}$], jednaka koncentraciji proteina bez vezanog liganda [$\mathrm {P}$]. Što je manja konstanta disocijacije, to je čvršće ligand vezan, ili to je veći afinitet liganda i proteina. Na primer, ligand sa nanomolarnom (nM) konstantom disocijacije se vezuje čvršće za određeni protein nego ligand sa makromolarnom ($\mu$M) konstantom disocijacije.

Pod-nanomolarne konstante disocijacije kao rezultat ne-kovalentnih vezujućih interakcija između dva molekula su retke. Ipak, postoje neki važni izuzeci. Biotin i avidin se vezuju sa konstantama disocijacije od oko $10^{-15}$ M = 1 fM = 0.000001 nM. Proteinski inhibitori ribonukleaza isto tako mogu da vežu ribonukleaze sa sličnim $10^{-15}$ M afinitetom.

Konstanta disocijacije za pojedine ligand-protein interakcije je u znatno meri zavisna eksperimentalnih uslova (npr. temperatura, pH i koncentracija soli). Efekata različitih eksperimentalnih uslova je da efektivno menjaju jačinu intermolekularnih interakcija koje vezuju data ligand-protein kompleks.

Lijekovi mogu proizvesti štetne nuspojave putem interakcija s proteinima sa kojima nisu namenjeni ili dizajnirani da interaguju. Zbog toga je znatan deo farmaceutskih istraživanja usmeren na dizajn lekova koji se vezuju samo za njihove ciljane proteine s visokim afinitetom (tipično 0.1-10 nM) ili ka poboljšanju afiniteta pojedinog leka i njegovog in-vivo proteinskog cilja.

Povezano

• K_i baza podataka
• Kiselina
• pH