Кіріспе
Рецепторға байланысқан лигандтың үлесін көрсететін диаграмма. Хильль теңдеуі – биохимиялық сипаттамада қолданылатын теңдеу ретінде. Биохимия және фармакологияда Хильль теңдеуі лиганд концентрациясының функциясы ретінде лигандтардың макромолекулаларға байланысуын көрсететін екі тығыз байланысты теңдеуді білдіреді. Лиганд – "биомолекуламен биологиялық мақсатқа жету үшін кешен құрайтын зат" (лиганд анықтамасы), ал макромолекула – құрауыштардың күрделі құрылымы бар ақуыз сияқты өте үлкен молекула (макромолекула анықтамасы). Белсенді лигандтың байланысуы әдетте мақсатты белоктың құрылымын өзгертеді, осылайша оның жасушадағы қызметін өзгертеді. Екі Хильль теңдеуінің айырмашылығы – олар толықтығын немесе жауапты өлшеуі. Хильль теңдеуі макромолекулалардың толықтығын көрсетеді: лигандпен қаныққан немесе байланысқан үлесі. Бұл теңдеу формальды түрде Лангмуир изотермісімен тең. Керісінше, Хильль теңдеуінің өзі лигандқа жасушалық немесе тіндік жауапты көрсетеді: жүйенің физиологиялық нәтижесі, мысалы, бұлшық етінің жирылуы. Хильль теңдеуі 1910 жылы Арчибальд Хилл гемоглобиннің сигмоидты O2 байланысу қисығын сипаттау үшін алғаш рет жасаған. Лигандтың макромолекулаға байланысуы, егер сол макромолекулада басқа лигандтар болса, көбінесе күшейеді (бұл кооперативтік байланыс деп аталады). Хильль теңдеуі ферментке немесе рецепторға байланысатын лигандтың кооперативтілік дәрежесін анықтау үшін пайдалы. Хильль коэффициенті лиганд байланысу орындарының өзара әрекеттесу дәрежесін өлшеуге мүмкіндік береді. Хильль теңдеуі (жауап үшін) доза-жауап қисықтарын құрастыруда маңызды.
the Hill equation as an equation used in biochemical characterization
In biochemistry and pharmacology, the Hill equation refers to two closely related equations that reflect the binding of ligands to macromolecules, as a function of the ligand concentration. A ligand is "a substance that forms a complex with a biomolecule to serve a biological purpose" (ligand definition), and a macromolecule is a very large molecule, such as a protein, with a complex structure of components (macromolecule definition). Protein ligand binding typically changes the structure of the target protein, thereby changing its function in a cell. The distinction between the two Hill equations is whether they measure occupancy or response. The Hill equation reflects the occupancy of macromolecules: the fraction that is saturated or bound by the ligand. This equation is formally equivalent to the Langmuir isotherm. Conversely, the Hill equation proper reflects the cellular or tissue response to the ligand: the physiological output of the system, such as muscle contraction. The Hill equation was originally formulated by Archibald Hill in 1910 to describe the sigmoidal O2 binding curve of haemoglobin. The binding of a ligand to a macromolecule is often enhanced if there are already other ligands present on the same macromolecule (this is known as cooperative binding). The Hill equation is useful for determining the degree of cooperativity of the ligand(s) binding to the enzyme or receptor. The Hill coefficient provides a way to quantify the degree of interaction between ligand binding sites. The Hill equation (for response) is important in the construction of dose response curves.
Лигандпен байланысқан рецепторлардың үлесі
Хилл теңдеуі көбінесе келесі түрлерде жазылады.
Гадум теңдеуі
Гаддом теңдеуі – кері қайтарылатын бәсекелестік антагонисті ескеретін Хилл теңдеуінің одан әрі жалпыланған түрі. Доза-жауап қатынасын сызықтық ету үшін деректерді түрлендіруден гөрі, сызықсыз регрессияға негізделген эмпирикалық модельдер көбінесе артықшылық танытады.
Қолданбалар
Хилл теңдеуі фармакологияда дәрінің функционалдық параметрлерін анықтау үшін жиі қолданылады, сондай-ақ биохимияның басқа салаларында да пайдаланылады. Хилл теңдеуі доза-жауап байланыстарын сипаттауға мүмкіндік береді, мысалы, иондық каналдың ашылу ықтималдығы (P ашық) лиганд концентрациясына тәуелділігі.
Шектеулер
Лиганд молекулалары рецепторға бірдей уақытта байланысады деген болжамға сүйенгендіктен, Хилл теңдеуі физикалық тұрғыдан шынайы емес модель деп сынға ұшырады. Бірінші және одан кейінгі лигандтардың байланысуы ең жоғары оң кооперативтілікке алып келген жағдайлар болмаса. Хилл коэффициенті мен жауап коэффициенті арасында мынадай байланыс бар. Altszyler және авторлар (2017) бұл жоғары сезімталдық өлшемдерінің байланысты екенін көрсетті.