Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Диаграмма, показывающая долю рецептора, связанного с лигандом, и уравнение Хилла как уравнение, используемое в биохимической характеристике.
Diagram showing the proportion of a receptor bound to a ligand
the Hill equation as an equation used in biochemical characterization
В биохимии и фармакологии уравнение Хилла относится к двум тесно связанным уравнениям, которые отражают связывание лигандов с макромолекулами в зависимости от концентрации лигандов. Лиганд – это «вещество, которое образует комплекс с биомолекулой для выполнения биологической функции» (определение лиганда), а макромолекула – это очень большая молекула, такая как белок, со сложной структурой компонентов (определение макромолекулы). Связывание лиганда с белком обычно изменяет структуру белка-мишени, тем самым изменяя его функцию в клетке. Различие между двумя уравнениями Хилла заключается в том, измеряют ли они занятость или ответ. Уравнение Хилла отражает занятость макромолекул: долю, которая насыщена или связана лигандом. Это уравнение формально эквивалентно изотерме Лангмура. В свою очередь, уравнение Хилла в строгом смысле отражает клеточный или тканевый ответ на лиганд: физиологический результат работы системы, например, сокращение мышц. Уравнение Хилла было первоначально сформулировано Арчибальдом Хиллом в 1910 году для описания сигмоидальной кривой связывания O2 гемоглобином. Связывание лиганда с макромолекулой часто усиливается, если на той же макромолекуле уже присутствуют другие лиганды (это известно как кооперативное связывание). Уравнение Хилла полезно для определения степени кооперативности связывания лигандов с ферментом или рецептором. Коэффициент Хилла позволяет количественно оценить степень взаимодействия между участками связывания лигандов. Уравнение Хилла (для ответа) важно при построении кривых «доза-ответ».
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.
Доля лигандосвязанных рецепторов
Уравнение Хилла обычно представляется в следующих видах.
The Hill equation is commonly expressed in the following ways.
Уравнение Гадума
Уравнение Гаддума является дальнейшим обобщением уравнения Хилла, учитывающим присутствие обратимого конкурентного антагониста. Эмпирические модели, основанные на нелинейной регрессии, как правило, предпочтительнее, чем использование каких-либо преобразований данных, линеаризующих зависимость доза-реакция.
The Gaddum equation is a further generalisation of the Hill equation, incorporating the presence of a reversible competitive antagonist. Empirical models based on nonlinear regression are usually preferred over the use of some transformation of the data that linearizes the dose response relationship.
Приложения
Уравнение Хилла широко используется в фармакологии для количественной оценки функциональных параметров лекарственного препарата и также применяется в других областях биохимии. Уравнение Хилла может быть использовано для описания зависимостей "доза-реакция", например, вероятность открытия ионного канала (P open) в зависимости от концентрации лиганда.
The Hill equation is used extensively in pharmacology to quantify the functional parameters of a drug and are also used in other areas of biochemistry. The Hill equation can be used to describe dose response relationships, for example ion channel open probability (P open) vs. ligand concentration.
Ограничения
Из-за предположения о том, что молекулы лиганда связываются с рецептором одновременно, уравнение Хилла критиковалось как физически нереалистичная модель, за исключением случаев, когда связывание первого и последующих лигандов приводит к выраженной положительной кооперативности. Существует связь между коэффициентом Хилла и коэффициентом реакции, которая выражается следующим образом. Altszyler et al. (2017) показали, что эти показатели ультрачувствительности взаимосвязаны.
Because of its assumption that ligand molecules bind to a receptor simultaneously, the Hill equation has been criticized as a physically unrealistic model. except when the binding of the first and subsequent ligands results in extreme positive cooperativity. There is a link between Hill Coefficient and Response coefficient, as follows. Altszyler et al. (2017) have shown that these ultrasensitivity measures can be linked.