Wat is een ligand?

Een ligand is een klein signaalmolecuul dat betrokken is bij zowel anorganische als biochemische processen. In coördinatiechemie maakt een ligand de vorming mogelijk van een coördinatiecomplex of associatie van verschillende moleculen in oplossing. Biochemie definieert in het algemeen liganden als boodschappermoleculen, zoals hormonen, substraten of activerings- en remmingsfactoren.

In de chemie omvatten liganden vaak het delen van elektronenparen om de complexen te vormen. Veel liganden bevatten extra eenzame elektronenparen die ze gebruiken om te verdelen over de andere atomen in het complex. Als gevolg hiervan zijn veel van deze Lewis-basen of elektronenpaardonoren.

Chemie classificeert liganden vaak op basis van ligandbindingspatronen, -grootte en elektrische lading. Denticiteit, een eigenschap van chemische liganden, beschrijft het aantal bindingsformaties dat optreedt tussen liganden en de andere metalen of moleculen binnen een coördinatiecomplex. Verschillende bindingsaantallen zullen resulteren in verschillende algehele driedimensionale complexe structuren. Liganden die bijvoorbeeld vier bindingen kunnen bereiken, zullen uiteindelijk uiteindelijk tetraëdrische structuren opleveren, terwijl die welke slechts aan één ander molecuul kunnen binden, monodentaat liganden, alleen een lineaire structuur kunnen vormen. Over het algemeen is de stabiliteit van het complex afhankelijk van de bindingen gevormd door een enkel ligand, wat de structuur en de starheid van de binding verhoogt.

Grootte en lading zijn ook kwaliteiten die variëren binnen de ligandchemie. Ze zullen niet alleen bepalen hoeveel bindingen kunnen worden gevormd met andere atomen, maar ze bepalen ook het type atomen dat in het coördinatiecomplex zal worden gebracht. Bulk en grote afmetingen zullen ook de hoeken veranderen waarmee liganden binden aan de andere atomen in een complex.

In de biochemie verwijzen liganden naar signaal- of labelmoleculen die binden aan bepaalde plaatsen op receptoren, enzymen of andere eiwitten in een cel. Deze variëren van hormonen, die leiden tot signaaltransductieroutes en signaalcascades in een cel, tot basissubstraten, die binden aan enzymen en een enkele reeks chemische reacties ondergaan. Ze worden vaak beschreven in termen van hun bindingsaffiniteit of hoe sterk ze hun doelmolecuul aantrekken en binden.

Liganden kunnen ook fungeren als labels voor bepaalde eiwitten in post-translationele modificatieprocessen. Ze kunnen verschillende eiwitten activeren of remmen op basis van hun bindingstoestanden, doeleiwitten om ze naar verschillende gebieden in de cel te leiden, of eiwitten labelen voor afbraak. In het geval van ubiquitine bijvoorbeeld, worden eiwitten gemerkt met drie of vier ubiquitinemoleculen, dan zullen andere enzymen binden en deze afbreken.