Ligandbindung

Ligandbindung bezeichnet die Interaktion eines Liganden mit einem Biomolekül, typischerweise einem Protein wie einem Rezeptor oder Enzym, an einer definierten Bindungsstelle. Die Bindung kann reversibel oder irreversibel erfolgen und erfolgt überwiegend durch nicht-kovalente Wechselwirkungen wie Wasserstoffbrücken, ionische Kontakte, Van-der-Waals-Kräfte und hydrophobe Effekte. Liganden können Substrate, Hormone, Neurotransmitter oder Arzneistoffe sein und beeinflussen oft die Funktion des Zielmoleküls.

Die Affinität beschreibt die Stärke der Bindung und wird häufig über den Bindungskonstanten Kd ausgedrückt. Ein niedriger Kd bedeutet hohe Affinität. Die Spezifität gibt an, wie sehr ein Ligand bevorzugt mit einem bestimmten Ziel interagiert. Modelle der Bindung umfassen das Lock-and-Key-Konzept (Passgenauigkeit) und das Induced-Fit-Modell (Bindung verursacht eine Konformationsänderung). Allosterische Bindung erfolgt an einer separaten Stelle und kann Konformation und Aktivität des Zielmoleküls verändern. Kooperative Bindung wird durch den Hill-Koeffizienten beschrieben.

Thermodynamisch gilt ΔG = -RT ln Ka = ΔH − TΔS; Bindungen entstehen aus enthalpischen und entropischen Beiträgen und zeigen oft Enthalpie-Entropie-Komponenten. Kinetisch wird die Bindung durch Auf- und Abnahmegeschwindigkeiten beschrieben (kon und koff); am Gleichgewicht gilt Kd = koff/kon.

Strukturell bilden sich Bindungstaschen, aktive Zentren oder Hohlräume aus, in denen Liganden Platz finden und durch spezifische Kontakte stabilisiert werden. Praktisch spielt Ligandbindung eine zentrale Rolle in der Signaltransduktion, Enzymregulation, Transport und der Arzneimittelentwicklung, insbesondere bei der Beurteilung von Affinität, Spezifität und Bindungsmodellen.