Vad är protein-ligandinteraktioner?
En ligand är en signalutlösande molekyl som passar till specifika receptorproteinsäten placerade på cellväggar i den levande organismernas kropp. När en ligand passar in i sitt specifika proteinställe, får den proteinets fysiska form att förändras. Denna förändring i receptorproteinets form kan då aktivera eller hämma en annan biologisk mekanism kopplad till den specifika interaktionen. Det sätt på vilket liganden och proteinet passar ihop och deras resulterande produkt kallas protein-ligand-interaktioner.
Protein-ligandinteraktioner är oerhört komplicerade. Alla molekyler hålls samman av starka elektroniska krafter som omger dem i deras tredimensionella konfiguration i rymden. Dessa krafter kan avvisa eller locka till sig andra molekyler, beroende på deras elektroniska struktur. Biologiska molekyler fungerar ofta som magneter med antingen som laddningar eller motsatta laddningar, avvisar varandra eller lockar varandra.
Dessutom påverkar den faktiska fysiska konfigurationen av de biologiska molekylerna om de kommer att passa ihop och hur exakt passningen måste vara. Vissa biologiska molekyler är flexibla och kommer att böjas i deras miljöer, och andra är mer styva. Varje receptor har också en aktiv plats, som är den specifika platsen som utlöser den biologiska förändringen. Platsen för den här aktiva webbplatsen är viktig för att avgöra hur troligt det är att aktivera. Ligander och proteiner samverkar medan de svävar runt på ytorna på cellerna i kroppen, så passningen kommer inte alltid att vara rak, som en nyckel passar in i ett lås.
Att förstå protein-ligandinteraktioner är avgörande för att skapa nya terapeutiska läkemedel för att behandla sjukdomar, såväl som för att förstå de biologiska orsakerna till själva sjukdomen. För forskaren som är intresserad av ligand-protein-interaktioner för läkemedelsutveckling måste ytterligare faktorer beaktas. Några sådana överväganden inkluderar studien av hur effektivt det nya läkemedlet kommer att vara bindande till receptorproteinet av intresse, potentiella biverkningar och mekanismen genom vilken kroppen kommer att bryta ned läkemedlet.
Det finns många kemiska och datormetoder tillgängliga för att studera dessa interaktioner, som alla är baserade på att hitta den komplementära ligandformen och laddningen till receptorn som forskaren vill beteendemässigt modifiera. Datorstödd designprogram används ofta för att studera protein-ligandinteraktioner och utveckla nya läkemedel för behandling av mänskliga sjukdomar. Detta är möjligt eftersom många fysikaliska och kemiska egenskaper hos molekyler är välkända, till exempel deras elektroniska strukturer.