Was ist ein Ligand?

Ein Ligand ist ein kleines Signalmolekül, das sowohl an anorganischen als auch an biochemischen Prozessen beteiligt ist. In der Koordinationschemie ermöglicht ein Ligand die Bildung eines Koordinationskomplexes oder die Assoziation verschiedener Moleküle in Lösung. Die Biochemie definiert Liganden im Allgemeinen als Botenmoleküle wie Hormone, Substrate oder Aktivierungs- und Inhibierungsfaktoren.

In der Chemie beinhalten Liganden häufig das Teilen von Elektronenpaaren, um die Komplexe zu bilden. Viele Liganden enthalten zusätzliche Elektronenpaare, mit denen sie sich auf die anderen Atome im Komplex verteilen. Infolgedessen sind viele von ihnen selbst Lewis-Basen oder Elektronenpaardonoren.

In der Chemie werden Liganden häufig anhand von Ligandenbindungsmustern, -größe und elektrischer Ladung klassifiziert. Die Dentizität, eine Eigenschaft chemischer Liganden, beschreibt die Anzahl der Bindungsbildungen, die zwischen Liganden und den anderen Metallen oder Molekülen innerhalb eines Koordinationskomplexes auftreten. Unterschiedliche Bindungsnummern führen zu unterschiedlichen dreidimensionalen komplexen Gesamtstrukturen. Beispielsweise ergeben Liganden, die vier Bindungen eingehen können, letztendlich tetraedrische Strukturen, während Liganden, die nur an ein einzähniges Molekül binden können, nur eine lineare Struktur bilden können. Im Allgemeinen hängt die Stabilität des Komplexes von den durch einen einzelnen Liganden gebildeten Bindungen ab, was die Struktur und die Bindungssteifigkeit erhöht.

Größe und Ladung sind auch Eigenschaften, die innerhalb der Ligandenchemie variieren. Sie bestimmen nicht nur, wie viele Bindungen mit anderen Atomen hergestellt werden können, sondern auch die Art der Atome, die in den Koordinationskomplex eingebracht werden. Masse und Größe verändern auch die Winkel, unter denen Liganden an die anderen Atome in einem Komplex binden.

In der Biochemie beziehen sich Liganden auf Signal- oder Markierungsmoleküle, die an bestimmte Stellen auf Rezeptoren, Enzymen oder anderen Proteinen innerhalb einer Zelle binden. Diese reichen von Hormonen, die zu Signaltransduktionswegen und Signalkaskaden innerhalb einer Zelle führen, bis zu Basissubstraten, die an Enzyme binden und eine einzelne Reihe chemischer Reaktionen eingehen. Sie werden oft in Bezug auf ihre Bindungsaffinität oder wie stark sie ihr Zielmolekül anziehen und binden beschrieben.

Liganden können auch als Marker für bestimmte Proteine ​​in posttranslationalen Modifikationsprozessen fungieren. Sie können verschiedene Proteine ​​basierend auf ihren Bindungszuständen aktivieren oder hemmen, auf Proteine ​​abzielen, um sie in verschiedene Regionen innerhalb der Zelle zu lenken, oder Proteine ​​zum Abbau markieren. Im Falle von Ubiquitin beispielsweise werden Proteine ​​mit drei oder vier Ubiquitinmolekülen markiert, dann binden andere Enzyme sie und bauen sie ab.