Bindungsaffinität

Bindungsaffinität ist die Stärke, mit der zwei Moleküle oder Molekülgruppen miteinander reversibel binden. In der Biochemie wird der Begriff häufig im Zusammenhang mit Liganden und Zielmolekülen verwendet, etwa bei Ligand-Rezeptor-Interaktionen, Antikörper-Antigen-Beziehungen oder Enzym-Inhibitorbindung. Die Affinität spiegelt wider, wie gut ein Molekül an sein Bindungsziel bindet und wie stabil der resultierende Komplex ist.

Quantitativ wird Affinitität meist durch das Gleichgewicht der Bindung beschrieben, insbesondere durch die Gleichgewichtsdissociationskonstante Kd. Kd ist das Verhältnis der Konzentrationen freier Bindungspartner zum Konzentrationsprodukt des gebundenen Komplexes. Ein niedrigerer Kd bedeutet eine höhere Affinität. Typische Werte reichen von Millimolar bis Pikomolar, wobei hohe Affinität in vielen Anwendungen erwünscht ist. Zusätzlich liefern die kinetischen Größen k_on und k_off Informationen über die Geschwindigkeit der Bindung und der Dissoziation; Kd = k_off/k_on.

Faktoren wie Strukturkomplementarität, Wasserstoffbrücken, hydrophobe Wechselwirkungen und Ionengefüge bestimmen die Affinität. Umweltbedingungen wie pH, Temperatur und Ionenstärke beeinflussen ebenfalls Bindung. Es ist wichtig, zwischen Affinität und Avidität zu unterscheiden: Affinität beschreibt die Bindungskraft an einer einzelnen Bindungsstelle, während Avidität die kumulierte Stärke mehrerer Bindungsstellen bei Mehrfachbindungen widerspiegelt.

In der Praxis spielt die Bindungsaffinität eine zentrale Rolle in der Pharmakologie und der Biowissenschaft. Bei der Medikamentenentwicklung wird angestrebt, eine ausreichende Affinität zum Ziel zu erreichen, wobei zusätzlich Spezifität, Bindungsdauer (Residence Time) und Pharmakokinetik berücksichtigt werden. Hochaffine Antikörper erreichen oft Nanomolar- bis Pikomolarbereiche; kleine Moleküle liegen häufig im Nanomolar- bis Mikromolarbereich.