substraatbinding

Substraatbinding verwijst naar het proces waarbij een substraat bindt aan een biomolecuul, meestal een eiwit zoals een enzym of transporteiwit, zodat een complex ontstaat dat een biologische reactie kan faciliteren of stoftransport mogelijk maakt.

Binding vindt meestal plaats via niet-covalente interacties: waterstofbruggen, ionische interacties, van der Waals-krachten en hydrophobe interacties. De bindingaffiniteit bepaalt hoe sterk het substraat gebonden blijft en wordt uitgedrukt in termen zoals de dissociatieconstante (Kd) of bij enzymen in Km, dat een combinatie is van binding en katalytische afgifte.

Modellen voor substraatbinding omvatten de oudere lock-and-key visie, waar actieve site en substraat complementair zijn, en de induced fit visie, waarin beide moleculen bij binding van elkaar veranderen. In de hedendaagse beeldvorming spelen vaak flexibiliteit en conformationele selectie een rol, waarbij zowel de eiwitstructuur als het substraat een reeks conformaties kunnen aannemen.

Kinetiek van binding omvat associatie- en dissociatiesnelheden (kon en koff). Voor enzymen kan binding de snelheid van reacties beïnvloeden; Km geeft een gecombineerde indicatie van binding en omzetting, maar is niet uitsluitend een maat voor bindingaffiniteit.

Factoren die binding beïnvloeden zijn onder andere pH, ionensterkte, co-factoren en metalenionen, posttranslationele modificaties en allosterische regulatie. Deze factoren kunnen de structuur van het bindingsstuk en de toegankelijkheid ervan wijzigen.

Het begrip substraatbinding is essentieel voor metabole specificiteit en regulatie. In de geneesmiddelenontwikkeling wordt vaak getracht de binding van het natuurlijke substraat te verstoren of te wijzigen via competitieve of allosterische inhibitie.

Technieken zoals isothermal titration calorimetry (ITC), surface plasmon resonance (SPR) en fluorimetrietechnieken worden gebruikt om binding te kwantificeren, terwijl kristallografie, cryo-EM en NMR inzicht geven in de bindende interacties en de positie van het substraat binnen de bindingsplaats.