Hillmodellen

Hillmodellen, eller Hill-ekvationen, är ett matematiskt ramverk som används för att beskriva hur svaret hos ett system beror av koncentrationen av ett ligand eller effektor, och fångar kooperativ bindning och sigmoida dos-respons-kurvor. Ursprungligen utvecklad i Archibald Hills arbete i början av 1900-talet är den vida använd inom biokemi, farmakovigilans och systemsbiologi.

Kärnan i Hillmodellen är Hill-ekvationen: Y = [L]^n / (Kd^n + [L]^n), där Y är den bindda eller aktiverade andelen, [L] är ligandkoncentrationen, Kd är dissociationskonstanten och n är Hill-koefficienten. Hill-koefficienten kvantifierar kooperativitet: n>1 indikerar positiv kooperativitet, n<1 negativ kooperativitet, och n≈1 indikerar oberoende bindning. Ekvationen ger en sigmoidal kurva med inflektionspunkten nära [L] = Kd, och EC50 kan härledas från parameterna.

Användningar inkluderar att anpassa dos-respons-kurvor inom farmakologi, karakterisering av enzymaktivitet vid allosterisk reglering, receptor-ligandbindningar och förenklade representationer av genreglering inom systemsbiologi. Modellen ger ett kompakt, parameter-effektivt sätt att beskriva komplexa beteenden, men den är också en förenkling. Den förutsätter identiska, oberoende kooperativa platser och uniform affinitet, vilket ofta inte stämmer i biologiska system. Därför används Hillmodellen ofta som en fenomenologisk beskrivning snarare än en mekanistisk modell, och den utökas eller ersätts ofta av mer detaljerade allostera modeller vid behov.

Relaterade begrepp inkluderar Hill-ekvationen, Hill-koefficienten och allosterisk reglering.