Hvad er protein-ligand-interaktioner?
En ligand er et signaludløsende molekyle, der passer til specifikke receptorproteinsteder placeret på cellevægge i den levende organismerlegeme. Når en ligand passer ind i dets specifikke proteinsted, får den proteinets fysiske form til at ændre sig. Denne ændring i receptorproteinets form kan derefter aktivere eller inhibere en anden biologisk mekanisme knyttet til den specifikke interaktion. Den måde, hvorpå liganden og proteinet passer sammen og deres resulterende produkt kaldes protein-ligand-interaktioner.
Protein-ligand-interaktioner er meget komplicerede. Alle molekyler holdes sammen af stærke elektroniske kræfter, der omgiver dem i deres tredimensionelle konfiguration i rummet. Disse kræfter kan afvise eller tiltrække andre molekyler, afhængigt af deres elektroniske struktur. Biologiske molekyler fungerer ofte som magneter med enten lignende ladninger eller modsatte ladninger, afvise hinanden eller tiltrækker hinanden.
Derudover påvirker den faktiske fysiske konfiguration af de biologiske molekyler, om de vil passe sammen, og hvor præcis pasningen skal være. Nogle biologiske molekyler er fleksible og vil bøje i deres miljøer, og andre er mere stive. Hver receptor har også et aktivt sted, som er det specifikke sted, der udløser den biologiske ændring. Placeringen af dette aktive sted er vigtigt for at bestemme, hvor sandsynligt det vil være at aktivere. Ligander og proteiner interagerer, mens de flyder rundt på overfladerne af celler i kroppen, så pasningen ikke altid vil være lige, ligesom en nøgle passer ind i en lås.
At forstå protein-ligand-interaktioner er afgørende for oprettelsen af nye terapeutiske lægemidler til behandling af sygdom såvel som for forståelsen af de biologiske årsager til selve sygdommen. For forskeren, der er interesseret i ligand-protein-interaktioner til medikamentudvikling, skal yderligere faktorer overvejes. Nogle af disse overvejelser inkluderer undersøgelsen af, hvor effektivt det nye lægemiddel vil være til at binde til receptorproteinet af interesse, potentielle bivirkninger og den mekanisme, hvormed kroppen nedbryder medikamentet.
Der er adskillige kemiske og computermetoder til rådighed for at studere disse interaktioner, som alle er baseret på at finde den gratis ligandform og ladning til receptoren, som forskeren ønsker at opføre sig adfærdsmæssigt. Computerhjælpede designprogrammer bruges ofte til at studere protein-ligand-interaktioner og udvikle nye lægemidler til behandling af menneskelige sygdomme. Dette er muligt, fordi mange fysiske og kemiske træk ved molekyler er velkendte, såsom deres elektroniske strukturer.