Кіріспе

Биохимияда биомолекулалармен кешен құрайтын зат. Биохимия және фармакологияда лиганд – биологиялық мақсатқа жету үшін биомолекуламен кешен құрайтын зат. Этимологиясы латын тіліндегі “ligare” сөзінен шыққан, ол “байлау” дегенді білдіреді. Ақуыз-лиганд байланысында лиганд әдетте мақсатты ақуыздың белгілі бір жеріне байланысып, сигнал беретін молекула болып табылады. Бұл байланыс әдетте мақсатты ақуыздың конформациялық изомериясының (конформациясының) өзгеруіне алып келеді. ДНК-мен лиганд байланысын зерттеуде лиганд кішкентай молекула, ион немесе ДНК-ның қос спиралімен байланысатын ақуыз болуы мүмкін. Лиганд пен байланысқан серіктес арасындағы қатынас зарядқа, гидрофобтылыққа және молекулалық құрылымға байланысты. Байланыс иондық байланыстар, сутек байланыстары және Ван-дер-Ваальс күштері сияқты молекулааралық күштер арқылы жүзеге асырылады. Ассоциация немесе док-станцияға қосылу диссоциация арқылы қайтымды болып табылады. Лиганд пен мақсатты молекула арасындағы өлшенетін қайтымсыз коваленттік байланыс биологиялық жүйелерде сирек кездеседі. Металлорганикалық және бейорганикалық химиядағы лиганд анықтамасынан өзгеше, биохимияда лиганд гемоглобин сияқты металл орталығына байланысатыны әлде жоқ екені нақты емес. Жалпы, лигандтың түсіндірілуі қандай байланыс байқалғанына байланысты контекстуалды болып табылады. Лигандтың рецепторлы ақуызға байланысуы үш өлшемді пішінге әсер ету арқылы конформацияны өзгертеді. Рецепторлы ақуыздың конформациясы функционалдық жай-күйді құрайды. Лигандтарға субстраттар, ингибиторлар, активаторлар, сигналдық липидтер және нейротрансмиттерлер жатады. Байланыс жылдамдығы аффиниттілік деп аталады, бұл өлшем әсердің күшіне немесе бейіміне сипаттама береді. Байланыс аффиниттілігі тек «хост-қонақ» өзара әрекеттесу арқылы ғана емес, сонымен қатар еріткіш әсері арқылы да іске асырылады, бұл ерітіндідегі ковалентті емес байланысты басқаратын үлкен, стерикалық рөл атқара алады. Еріткіш лиганд пен рецептордың бейімделуіне және осылайша бір-бірін серіктес ретінде қабылдауына немесе қабылдамауына қажетті химиялық ортаны қамтамасыз етеді. Радиолигандтар – радиоизотоптармен белгіленген қосылыстар, олар PET зерттеулерінде және in vitro байланыс зерттеулерінде in vivo трассерлер ретінде қолданылады.

Дәрілік препараттың немесе гормонның байланысу күші

Байланыстылық деректері ғана дәрі немесе табиғи (биосинтезделген) гормонның жалпы тиімділігін анықтай алмайды. Тиімділік – байланыстыру туыстығы мен лигандтың әсер ету қабілетінің күрделі өзара әрекеттесуінің нәтижесі.

Селективті және селективті емес

Селективті лигандтар өте шектеулі түрдегі рецепторларға ғана байланысуға бейім, ал селективті емес лигандтар бірнеше түрдегі рецепторларға байланысады. Бұл фармакологияда маңызды рөл атқарады, себебі селективті емес дәрілер көбірек қосалқы әсерлерге ұшыратады, өйткені олар қажетті әсерді қамтамасыз ететін рецептордан өзге де бірнеше рецепторларға байланысады.

Гидрофобты лигандтар

Гидрофобты лигандтар (мысалы, PIP2) гидрофобты ақуызбен (мысалы, липидтік қақпалы иондық арналар) комплекстегенде, олардың байланысқандық қасиетін анықтау спецификалық емес гидрофобты өзара әрекеттесулермен қиындатылады. Лигандтың байланысқандық қасиеті жоғары болса, спецификалық емес гидрофобты өзара әрекеттесулерді жеңуге болады. Мысалы, PIP2 липидтік қақпалы иондық арналарға жоғары байланысқандық қасиетпен байланады.

Бивалентті лиганд

Бивалентті лигандтар инертті линкер арқылы байланысқан екі дәрілік затқа ұқсас молекуладан (фармакофорлар немесе лигандтар) тұрады. Бивалентті лигандтардың түрлі түрлері бар және олар көбінесе фармакофорлардың нысанасына байланысты жіктеледі. Гомобивалентті лигандтар бірдей рецепторлардың екі түрін нысаналайды. Гетеробивалентті лигандтар екі түрлі рецептор түрін нысаналайды. Битопиялық лигандтар бір рецептордағы ортостериялық және аллостериялық байланысу орындарын нысаналайды. Ғылыми зерттеулерде рецептор димерлерін зерттеу және олардың қасиеттерін анықтау үшін бивалентті лигандтар қолданылған. Лигандтардың бұл класын Филип С. Портогезе және оның әріптестері опиоидты рецептор жүйесін зерттеген кезде алғаш рет пайдаланды. Михаэль Конн және оның әріптестері гонадотропин босататын гормон рецепторы үшін де бивалентті лигандтарды ерте кездерде хабарлаған. Осы алғашқы хабарламалардан бері, G белоктарымен жұптасқан рецепторлар (GPCR) жүйелері, оның ішінде каннабиноид, серотонин, окситоцин және меланокортин рецепторлары жүйелері, сондай-ақ GPCR LIC жүйелері (D2 және nACh рецепторлары) үшін көптеген бивалентті лигандтар туралы мәлімделді. Осыған қарамастан, көптеген лигандтар клиникаға дейінгі жануарлар зерттеулерінде сәтті нәтижелер көрсеткен. Кейбір бивалентті лигандтардың моновалентті аналогтарына қарағанда көптеген артықшылықтары болуы мүмкін (мысалы, тіндік таңдаулылық, байланысу туыстығының жоғарылауы және күшейтілген потенция немесе тиімділік), сондықтан биваленттер кейбір клиникалық артықшылықтарды ұсынуы мүмкін.

Моно- және полидезмикалық лигандтар

Белсенің лигандыларын олар байлайтын ақуыз тізбектерінің саны арқылы да сипаттауға болады. "Монодесмикалық" лигандтар (μόνος: жалғыз, δεσμός: байланыс) – бір ақуыз тізбегін байлайтын лигандтар, ал "полидесмикалық" лигандтар (πολοί: көп) ақуыз кешендерінде жиі кездеседі және әдетте ақуыз интерфейстерінде немесе олардың жанында бірнеше ақуыз тізбегін байлайтын лигандтар болып табылады. Соңғы зерттеулер лигандтардың түрі мен байланыс орны құрылымының ақуыз кешендерінің эволюциясы, функциясы, аллостериясы және бүктелуіне зор әсер ететінін көрсетті.

Артықшылықты эшафолд

Артықшылықты қаңқа – белгілі дәрілердің арасында немесе нақты биологиялық активті қосылыстар жиынтығында статистикалық тұрғыдан қайталап кездесетін молекулалық құрылым немесе химиялық фрагмент. Осы артықшылықты элементтер жаңа биологиялық активті қосылыстарды немесе қосылыстар қоймаларын жасау үшін база ретінде қолданылуы мүмкін.