Ligandenbinding

Ligandenbinding is het proces waarbij een ligand bindt aan een centraal atoom of ion, of aan een macromolecuul zoals een eiwit of receptor, waardoor een gebonden complex ontstaat. In de chemie verwijst het meestal naar de binding van een ligand aan een metaalcentrum, waarbij het ligand elektronendonor is en een coördinatiebinding vormt. In biochemie en farmacologie verwijst het naar de specifieke binding van liganden zoals substraten, neurotransmitters of geneesmiddelen aan eiwitten of cellulaire receptoren, wat de activiteit van het molecuul kan regelen.

Binding kan covalent of niet-covalent zijn. In de coördinatiechemie gaan de bindingen uit van donor-acceptor-interacties, waardoor een coördinatiecomplex ontstaat. Bij niet-covalente ligandenbinding spelen elektrostatica, waterstofbinding, van der Waals-krachten en hydrophobe interacties een rol. De mate van binding wordt uitgedrukt in bindingsconstanten (bijv. Ka, Kd) of in ΔG, de verandering in vrije energie: ΔG = -RT ln K. De kinetiek omvat de on-rate en off-rate.

Factoren die binding beïnvloeden zijn onder meer de structuur en grootte van het ligand, de dentiteit (aantal donorplaatsen), lading en sterische hindering, en de omgeving (pH, oplosmiddel). In biologische systemen bepalen de conformatie van het eiwit en allosterische veranderingen de binding. Binding is meestal reversibel, maar irreversibele binding komt voor bij sommige reacties of bij permanente covalente binding.

Meetmethoden die veel gebruikt worden zijn onder meer isotherme titratiecalorimetrie (ITC), spectroscopie, röntgendiffractie, kernspinresonantie en moleculaire modellering. Voorbeelden zijn zuurstofbinding aan hemoglobine, substraatbinding aan enzymen en ligandenbinding bij geneesmiddelen aan receptoren. De studie van ligandenbinding is cruciaal voor katalyse, materiaalontwerp en farmacologische ontwikkeling.