Hill-ligning

omhandler kooperativ binding av ligander til proteiner. Binding av en ligand endrer konformasjonen på proteinet slik at neste ligand bindes lettere. Det er to Hill-ligninger: Hill-Langmuir-ligningen med likhetstrekk til Langmuirs adsorpsjonsisoterm og den andre er Hill-ligningen som beskriver responsen på celler ved binding av ligander, brukt i dose-responsundersøkelser. Navn etter den britiske dyrefysiologen Archibald Vivian Hill (1886-1977) som brukte Hill-Langmuir-ligningen til å forklare den sigmoide responskurven ved binding av liganden oksygen til hemoglobin, som angir hvor stor del av hemoglobin som er bundet til oksygen.

En grafisk framstilling av ligningen er hvor x-aksen angir konsentrasjon av fri ligand og y-aksen andelen av reseptorer bundet til ligander, og den gir sigmoide (S-formete) kurver. Graden av sigmoiditet  (kooperativitet) bestemmes kvantitativt av Hill-koeffisienter.

\(\displaystyle P + nL \leftrightarrow PLn\)

Hastighetskonstanten for assosiasjon ka er

\(\displaystyle P + nL \;_\rightarrow ^{k_a} \; PLn\)

\(\displaystyle PLn \;_\rightarrow ^{k_d}\;P + Ln \)

Forholdet mellom opptatte reseptorer og totalt antall reseptorer er

\(\displaystyle \theta= \frac{[PLn]}{[P][PLn]} \)

Setter inn verdien for dissosiasjonskonstanten Kd.

\(\displaystyle K_d= \frac{k_d}{k_a}= \frac{[P][L]^n}{[PLn]} \)

\(\displaystyle [PLn]= \frac{[P][L]^n}{K_d}\)

\(\displaystyle \theta= \frac{[L]^n}{[L]^n + K_d}\)

\(\displaystyle \frac{\theta}{1-\theta}= \frac{[L]^n}{K_d}\)

\(\displaystyle \ln \frac{\theta}{1-\theta}= n \ln [L]- \ln K_d\)

\(\displaystyle \frac{\theta}{1-\theta} \text {verus} \ln [L] \)

Gir en rett linje med stigningskoeffisent n.

Theta (θ) angir andelen av reseptorene på proteinet som er bundet til ligander. [L] er konsentrasjonen av frie ubundete ligander, [P] er protein- eller reseptorkonsentrasjonen, [PL] er konsentrasjonen av protein eller reseptorer som er bundet til ligander,  Kd er dissiosisjonskonstanten og n er Hill-koeffisienten. Når n>1 er det positiv kooperativitet, og når n>1 er det negativ kooperativitet, n=1 angir ikke-kooperativitet. Hill-Langmuirs ligning er lik en Michaelis-Menten-ligning i enzymkinetkk hvor man har innført kooperativitet (allosteriske effekter). Hill-plot er en lineær utgave av Hill-Langmuir-ligningen.

Hill-ligningen brukt som respons på celler som funksjon av dose. [E] er responsen på cellevevet, [A] er konsentrasjonen av legemiddel (ligand), effektiv konsentrasjon EC50 er dosen som gir 50% respons.

xxx

I tillegg til til Hill-ligningen studerte Hill muskelfysiologi, og fikk nobelprisen i fysiologi eller medisin i 1922 «for hans oppdagelse tilknyttet produksjon av varme i muskler».

Tilbake til hovedside

Publisert 18. mai 2021 12:23 - Sist endret 18. mai 2021 14:30