الشغف
في الكيمياء الحيوية ، تشير قوة الارتباط إلى القوة التراكمية لعدة روابط غير تساهمية ، مثل الرابطة بين مستقبل بروتيني وربيطته ، وتُعرف عادةً بالتقارب الوظيفي. تختلف قوة الارتباط عن التقارب ، الذي يصف قوة تفاعل واحد . مع ذلك، ولأن أحداث الارتباط الفردية تزيد من احتمالية حدوث تفاعلات أخرى (أي تزيد التركيز الموضعي لكل شريك ارتباط بالقرب من موقع الارتباط)، فلا ينبغي اعتبار قوة الارتباط مجرد مجموع تقارباتها المكونة، بل التأثير المشترك لجميع التقاربات المشاركة في التفاعل الجزيئي الحيوي. يرتبط جانب مهم بشكل خاص بظاهرة "إنتروبيا قوة الارتباط" - وهي التقاربات المختلفة المتعددة التي يمكن أن تتشكل ضمن تفاعل ارتباط، حيث ينتج عن كل تكوين قوة ارتباط مختلفة. [ 1 ] غالبًا ما تُشكل الجزيئات الحيوية معقدات غير متجانسة أو قليلات ومتعددات متجانسة أو بوليمرات . إذا شكلت البروتينات المتجمعة مصفوفة منظمة، مثل غلاف الكلاثرين ، فإن التفاعل يوصف بأنه مصفوفة .
تفاعل الأجسام المضادة مع المستضدات
يُستخدم مصطلح "الارتباط القوي" عادةً لوصف تفاعلات الأجسام المضادة التي تتفاعل فيها مواقع ارتباط متعددة بالمستضدات مع الحواتم المستضدية المستهدفة في آنٍ واحد ، وغالبًا ما يكون ذلك ضمن تراكيب متعددة الوحدات. ويمكن كسر كل ارتباط على حدة بسهولة؛ إلا أنه عند وجود العديد من الارتباطات في الوقت نفسه، فإن الانفصال المؤقت لموقع واحد لا يسمح للجزيء بالانتشار، ومن المرجح أن يُستعاد ارتباط ذلك التفاعل الضعيف.
يحتوي كل جسم مضاد على موقعين على الأقل لربط المستضد، ولذلك تتراوح الأجسام المضادة بين ثنائية التكافؤ ومتعددة التكافؤ. وتُعرف قوة الارتباط (التقارب الوظيفي) بأنها مجموع قوة الارتباطات المتعددة. [ 2 ] فعلى سبيل المثال، يُقال إن IgM يتميز بتقارب منخفض ولكن بقوة ارتباط عالية، وذلك لاحتوائه على 10 مواقع ارتباط ضعيفة للمستضد، مقارنةً بموقعَي الارتباط الأقوى في IgG و IgE و IgD، والتي تتميز بتقارب ارتباط فردي أعلى.
التقارب
تُعدّ قوة الارتباط مقياسًا للتوازن الديناميكي لنسبة معدل الارتباط (k <sub>on</sub> ) إلى معدل الانفصال (k<sub> off</sub> ) عند تراكيز محددة من المتفاعلات. ثابت الارتباط، Ka ، هو مقلوب ثابت التفكك، K<sub> d</sub> . ترتبط قوة تكوين المعقد في المحلول بثوابت استقرار المعقدات ، ولكن في حالة الجزيئات الحيوية الكبيرة، مثل أزواج المستقبلات والروابط ، يعتمد تفاعلها أيضًا على خصائص بنيوية وديناميكية حرارية أخرى للمتفاعلات ، بالإضافة إلى توجيهها وتثبيتها.
توجد عدة طرق لدراسة التفاعلات بين البروتينات، مع اختلاف في تثبيت كل متفاعل في اتجاه ثنائي أو ثلاثي الأبعاد. تُخزَّن قيم الألفة المقاسة في قواعد بيانات عامة، مثل قاعدة بيانات Ki وقاعدة بيانات BindingDB . على سبيل المثال، الألفة هي قوة الارتباط بين البنية المعقدة لمحدد المستضد ( epitope ) وموقع ارتباط المستضد ( paratope) في الجسم المضاد. قد تشمل التفاعلات غير التساهمية المشاركة الروابط الهيدروجينية ، والروابط الكهروستاتيكية ، وقوى فان دير فالس ، والتأثيرات الكارهة للماء . [ 3 ]
حساب قوة الارتباط للتفاعل الجزيئي الثنائي (موقع ارتباط واحد للأجسام المضادة لكل مستضد واحد):
![{\displaystyle {[\mathrm {Ab} ]{}+{}[\mathrm {Ag} ]{}\mathrel {\longrightleftharpoons } {}[\mathrm {AbAg} ]}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/811fa758653c8d49cd0ce39294d057605d41ea0c)
حيث [Ab] هو تركيز الأجسام المضادة و[Ag] هو تركيز المستضد ، سواء في الحالة الحرة ([Ab],[Ag]) أو المرتبطة ([AbAg]).
حساب ثابت الارتباط (أو ثابت التوازن ):
![{\displaystyle K_{a}={\frac {k_{\mathrm {on} }}{k_{\mathrm {off} }}}={\frac {[\mathrm {AbAg} ]}{[\mathrm {Ab} ][\mathrm {Ag} ]}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3b1a025e34905d807924817cf21ed4e800e2bd87)
حساب ثابت التفكك:
![{\displaystyle K_{d}={\frac {k_{\mathrm {off} }}{k_{\mathrm {on} }}}={\frac {[\mathrm {Ab} ][\mathrm {Ag} ]}{[\mathrm {AbAg} ]}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/06053e68e377c191d306c1b2e3e107b501c690eb)
طلب
طُوِّرت اختبارات قياس قوة الارتباط لفيروس الحصبة الألمانية ، وداء المقوسات ، والفيروس المضخم للخلايا ، وفيروس الحماق النطاقي ، وفيروس نقص المناعة البشرية ، وفيروسات التهاب الكبد ، وفيروس إبشتاين-بار ، وغيرها، قبل بضع سنوات. تساعد هذه الاختبارات في التمييز بين العدوى الحادة والمتكررة والسابقة من خلال قياس قوة ارتباط الأجسام المضادة IgG النوعية . يوجد حاليًا نوعان من اختبارات قياس قوة الارتباط قيد الاستخدام، وهما الاختبار الفوضوي (التقليدي) المعروف، واختبار AVIcomp (منافسة قوة الارتباط) الذي طُوِّر حديثًا. [ 4 ]
انظر أيضاً
A number of technologies exist to characterise the avidity of molecular interactions including switchSENSE and surface plasmon resonance.[5][6]
References
- ↑Kitov PI, Bundle DR (December 2003). "On the nature of the multivalency effect: a thermodynamic model". Journal of the American Chemical Society. 125 (52): 16271–84. doi:10.1021/ja038223n. PMID 14692768.
- ↑Rudnick SI, Adams GP (April 2009). "Affinity and avidity in antibody-based tumor targeting". Cancer Biotherapy & Radiopharmaceuticals. 24 (2): 155–61. doi:10.1089/cbr.2009.0627. PMC 2902227. PMID 19409036.
- ↑Janeway CA, Travers P, Walport M, Shlomchik MJ (2001). Immunobiology (5th ed.). New York: Garland Science. p. 104. ISBN 0-8153-3642-X.
- ↑Curdt I, Praast G, Sickinger E, Schultess J, Herold I, Braun HB, et al. (March 2009). "Development of fully automated determination of marker-specific immunoglobulin G (IgG) avidity based on the avidity competition assay format: application for Abbott Architect cytomegalovirus and Toxo IgG Avidity assays". Journal of Clinical Microbiology. 47 (3): 603–13. doi:10.1128/JCM.01076-08. PMC 2650902. PMID 19129411.
- ↑Gjelstrup LC, Kaspersen JD, Behrens MA, Pedersen JS, Thiel S, Kingshott P, et al. (February 2012). "The role of nanometer-scaled ligand patterns in polyvalent binding by large mannan-binding lectin oligomers". Journal of Immunology. 188 (3): 1292–306. doi:10.4049/jimmunol.1103012. PMID 22219330.
- ↑Vorup-Jensen T (December 2012). "On the roles of polyvalent binding in immune recognition: perspectives in the nanoscience of immunology and the immune response to nanomedicines". Advanced Drug Delivery Reviews. 64 (15): 1759–81. doi:10.1016/j.addr.2012.06.003. PMID 22705545.
Further reading
- Roitt IM, Brostoff J, Male DK (2001). Immunology (6th ed.). Mosby Publishers. p. 72. ISBN 978-0-7234-3189-3.
External links
- Antibody+Avidity at the U.S. National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
- Biophysics
- Protein structure