蛋白质相互作用的理想模型之一个结合位点

由于蛋白质一蛋白质之间的相互作用种类繁多，类型复杂，就像在物理学中使用物理模型一样，我们先抽象出一个最简单的理想模型，对其加以分析，然后再考虑较为复杂的情况。显然，最简单的蛋白质互作反应，就是满足以下基本假设的反应：

A+B⇔AB，假设蛋白质之间的相互作用都是可逆的，反应既可以向合成的方向进行，也可以向分解的方向进行；

所有的受体分子都是等价的，而且相互之间反应不相互干扰，反应相互间独立；

实验测定的信号强度正比于受体上参与反应的结合位点的数量；

测定相互作用时蛋白质一蛋白质互作反应已经达到平衡状态；

参与组成蛋白质相互作用的成分除了相互作用外不再参与其他的化学反应，而且只有两种状态：游离态或者结合态。

在复杂一点的反应中，上述的假说中可能部分甚至全部都不满足。事实上，正是这些与最简单形式的微小偏差，往往成为识别该反应是复杂结合反应的最初信号。

本文章中会对每个假设进行详细的讨论，探索导致的结果及其将会使最简单形式发生哪些变化。下面首先进行的讨论是针对最简单的情况。利用统计热动力学的方法，还可以拟合更复杂反应的反应方程式，有兴趣的读者可以深人研究。

(一)最简单的相互作用形式：一个结合位点

首先我们对一些术语进行简短的规定，在蛋白质一蛋白质相互作用中，任意一方都可以称为受体(或配体)蛋白。在本章中，我们将相互作用中位置固定或者数量恒定的一方定义为受体(Receptor，R)，将变化的另一方定义为配体(Ligand，L)。这样，对于一个配体和一个受体的简单互作反应，可以写出如下公式：

其中R_f是游离的受体，L_f是游离的配体，RL是复合物，k₁是正向反应常数，k₂是负向反应常数。如果反应达到平衡，则

K_d是解离常数。

换个方式，用配体的总浓度L_t和受体的总浓度R_t来重写方程(2)，根据质量守恒可得[L_f]=[L_t]-[RL]和[R_f]=[R_t]-[RL]。方程(2)可以写成：

将上式进行进一步推导，可得饱和分数

根据公式(4)，如果用饱和分数对游离的配体[L_f]作图，可以得到熟悉的等轴双曲线图(图2—1)。

当n=1且K_d=1μM时，饱和分数对游离配体浓度[L_f]作图(图2—1)。或者用饱和分数对游离的配体浓度的对数log[L_f]作图，可以得到典型的S型Klotz曲线图(图2—2)(Klotz，1985)。图2—2同图2—1上一张图相同，只不过把坐标轴用以10为底的对数轴表示。

或者可以用结合型配体与游离型配体对游离型配体作图，可以得到Scatchard图(图2—3)。

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