F11: Protein-ligand-interaktioner 2

Question 1

Hvorfor er frit jern ikke egnet til ilttransport?

Answer 1

Kan danne reactive oxygen species i fri form. Derfor inkorporeres det i hem

Question 2

Hvordan er hem opbygget og hvor er det placeret?

Answer 2

Hem har en protoporfyrin-ring, der indeholder fire N-atomer, der koordinerer Fe-atomet sammen med et sidekæde-N fra en His-rest (His F8) og forhindrer at det skifter oxidationstrin. Hem er placeret langt inde i proteinet.

Question 3

Hvordan er et typisk globin-molekyle opbygget?

Answer 3

8 alfahelixes, A–>H.

Question 4

Høj Ka betyder ____ affinitet?

Answer 4

Høj

Question 5

Ka er forholdet mellem ____ og ____

Answer 5

ka og kd, dvs. hastighedskonstanterne for for association og dissociation

Question 6

PL–> P+L er en reaktion af __ orden, så hastighedskonstanten har enheden ____

Answer 6

1., /s

Question 7

P+L–> PL er en reaktion af __ orden, så hastighedskonstanten har enheden ____

Answer 7

1, /M/s

Question 8

Ratioen mellem PL og P er proportional med…

Answer 8

[L]. Vi regner tit med at L er konstant, fordi [L]»[P]

Question 9

Hvad er θ?

Answer 9

bindingssites optaget/totalt antal bindingssites, dvs. [PL]/([PL]+[P] = [L]/([L]+1/Ka) = [L]/([L]+Kd). θ er hyperbolsk funktion af [L]

Question 10

Når θ=0,5, er [L] lig med …

Answer 10

1/Ka = Kd. Her er halvdelen af bindingssites associeret med ligand.

Question 11

Hvad er Kd?

Answer 11

Ligevægtskonstanten for frigivelse af ligand

Question 12

Hvad er sammenhængen mellem θ og Kd?

Answer 12

θ=[L]/([L]+Kd)

Question 13

Hvordan er udtrykket for θ ift. hemoglobin?

Answer 13

θ=pO2/(pO2+P50)

Question 14

Hvad er hhv. proximal og distal His?

Answer 14

Den proximale His er His F8, der koordinerer Fe-atomet

Den distale His er His E7, der interagerer med O2 via H-binding.

Question 15

Er hemoglobin statisk? Hvorfor/hvorfor ikke?

Answer 15

Det er dynamisk for at O2 kan komme ind og ud.

Question 16

Hvor i cellerne findes hemoglobin? Hvor meget frigives i væv?

Answer 16

Opløst i røde blodcellers cytoplasma. Cirka 1/3 afgives til væv.

Question 17

Hvorfor er myoglobin godt til lagring af ilt i muskler?

Answer 17

Fordi proteinet er relativt insensitivt over for ændringer i pO.

Question 18

Hvordan er hemoglobin opbygget?

Answer 18

2 alfa- og 2 betasubunit, der ligner hinanden i #D-struktur men ikke i polypeptidsekvensen. alfa-subunits mangler D-helix, men ellers ligner de myoglobin ret godt. E og F laver bindingslomme. Der er to heterodimerer, alfa1beta1 og alfa2beta2. og interfaces er rige på H-bindinger, ionpar og hydrofobe rester..

Question 19

Hvilken state har størst affinitet for Hb?

Hvilken state har deoxyhemoglobin oftest?

Answer 19

R-state, der stabiliseres af O2. Deoxyhemoglobin er oftest på T-state.

Question 20

Hvad sker der når O2 binder til en subunit i T-state?

Til alle subsunits?

Answer 20

Konformationsændring til R-state (højaffinitetsstate).
Når alle subunits har gjort det, kan de to alfa-beta-par slide lidt og rotere pga. ændret konformation for aminosyrer ved hem - porfyrinringen bliver mere plan.

Question 21

Hvordan ser Hb’s O2-bindingskurve ud? Hvad betyder det?

Answer 21

Sigmoid. Transition fra low(T) til high(R) affinity, efterhånden som flere O2-molekyler bindes. Binding af det første O2-molekyle sker svagt til en T-state, men binding af et molekyle øger affiniteten for det næste.
Det sidste O2 bindes let, da det bindes til subunit, der allerede er i R-state.

Question 22

Hvad er allosteriske proteiner?

Answer 22

Proteiner, der har to eller flere bindingssites, hvor binding af en hetero- eller homotrop modulator (der kan være inhibitor eller aktivator) til ét site påvirker bindingen til ligander i det andet site/de andre sites via konformationelle ændringer.

Question 23

Er kooperativitet allosteri?

Answer 23

Ja - O2 er både ligand og homotrop modulator.

Question 24

Hvilke egenskaber har proteiner med sigmoid bindingskurve?

Answer 24

De er mere følsomme for ændringer i ligandkoncentration

Question 25

Hvordan er stabiliteten af et bindingssite?

Answer 25

Der er ofte en meget stabil del og en ustabil del, der stabiliseres ved binding af ligand.

Question 26

Hvad er et Hill-plot?

Answer 26

Et plot med log([L]) eller hen ad x-aksen og log(θ/(1-θ)) op ad y-aksen

Question 27

Hvad er hældningen på det stejleste sted, nH, af et Hill-plot?

Answer 27

nH=1, hvis der ikke er kooperativitet.
nH>1, hvis der er positiv kooperativitet
n

Question 28

Hvad er den teoretiske maks-værdi for nH?

Answer 28

n, antallet af bindingssites, hvor der er fuld kooperativitet - partielt mættede proteiner findes ikke.

Question 29

Hvad er “the concerted model”

Answer 29

Model for, hvordan overgangen fra T-state til R-state foregår. Concerted model siger, at alle subunits er i samme state hele tiden, enten høj- eller lav-affinitet. Hvilket state der er tale om, afgøres af ligevægten. Binding af mange i low affinity state øger sandsynligheden for skift til high affinity state.

Question 30

Hvorfor er CO så farligt at indånde?

Answer 30

Det mindsker antallet af subunits, der kan binde O2, og det laver en meget stærk binding, der også får andre subunits til at binde ilt så stærkt at det ikke frigives i væv.

Question 31

Hvad er “the sequential model”?

Answer 31

Model for, hvordan overgangen fra T-state til R-state foregår. Sequential model siger, at hvert subunit er i enten T- eller R-state. Binding til og konformationsændring af en subunit øger sandsynlighed for binding til det næste subunit.

Question 32

Hvilke andre funktioner end O2-transport har Hb?

Answer 32

Transport af CO2 og H+.

Question 33

Hvordan påvirker pH Hb’s binding af ilt?

Answer 33

Lav pH mindsker affiniteten (Bohr-effekten)

Høj pH (lav H+, da H+ og HCO3- omdannes til CO2 og vand) i lungerne øger affiniteten for O2

Question 34

Hvordan påvirker pCO2 Hb’s binding af ilt?

Answer 34

Ved høj [CO2] mindskes affiniteten for O2. Dette sker i væv.

Lav [CO2] (i lunger) øges affiniteten for O2.

Question 35

Hvad betyder ligningen HHb+ + O2 HbO2 + H+?

Answer 35

At Hb binder både O2 og H+, men med invers affinitet. Når [O2] er høj i lungerne frigives protoner. Når [O2] er lav, bindes protoner, og O2 frigives.

Question 36

Hvor binder protoner i Hb?

Answer 36

Til aminosyrer, fx His HC3, som derved kan lave saltbro til en Asp-rest og stabilisere T-state. Dette favoriserer omdannelse til T-state, når pH falder.

Question 37

Hvordan binder CO2 til Hb?

Answer 37

Som en carbamategruppe som danner en carbaminogruppe i en reaktion, der øger [H+] og muliggør dannelse af saltbroer, der favoriserer T-state og O2-frigivelse. I lungerne frigives CO2 pga. den høje koncentration af O2.

Question 38

Hvilken effekt har 2,3-bisphosphoglycerat på Hb’s affinitet for O2?

Answer 38

Affiniteten for O2 sænkes kraftigt

Question 39

Hvordan binder BPG til Hb?

Answer 39

2,3-BPG binder ikke i ilt-bindingssitet, men 1 molekyle 2,3-BPG fungerer som heterotrop modulator for iltaffiniteten ved at binde til positive aminosyrer og stabilisere T-state.
Ved lavt ilttryk stiger koncentrationen af 2,3-BPG i blodet, så mere O2 frigives i væv. 2,3-BPG har ikke stor indflydelse på binding af O2 i lungerne.

Question 40

Hvordan er føtalt Hbs affinitet for O2 og 2,3-BPG?

Answer 40

Føtalt Hb har større affinitet for O2 og mindre affinitet for 2,3-BPG.

Question 41

Hvad er seglcelleanæmi?

Answer 41

Recessiv sygdom, hvor patienten har få og misdannede røde blodlegemer. Når disse deoxygeneres, bliver de uopløselige og danner polymerer, der aggregerer og danner fibre, som får cellen til at få en spøjs form. Det skyldes at en Glu-rest er skiftet ud med en Val-rest. Der mistes elektrostatisk interaktion mellem subunits og dannes i stedet et hydrofobt sted på ydersiden af molekylet.
Seglceller går let i stykker, hvilket giver anæmi.

Question 42

Hvilke tre træk giver signaltransduktion så høj specificitet?

Answer 42

Høj affinitet mellem receptor og signalmolekyler
Kooperativitet mellem ligand og receptor
Enzymkaskader

Question 43

Hvordan kan receptor-ligand-interaktioner kvantificeres?

Answer 43

Med Scatchard-analyse, hvor man får et udtryk for Kd og antallet af ligandbindingssites.

Question 44

Hvad betyder kooperativitet for receptorer?

Answer 44

Stor ændring i aktivering af receptor med små ændringer i ligandkoncentration.

Question 45

Hvordan kan vi have så mange forskellige signalproteiner?

Answer 45

Modularitet gør det muligt at lave mix’n’match-proteinet af domæner vha. scaffoldproteiner..

Question 46

Hvad er Bmax givet ved?

Answer 46

[R]+[RL]

Question 47

Hvordan kan Ka skrives som funktion af [RL], [L] og Bmax?

Answer 47

Ka= [RL]/((Bmax-[RL])*[L])

Question 48

Hvad er der på akserne i et Scatchard-plot?

Hvad er hældningen og skæringspunktet med x-aksen?

Answer 48

x-akse: bundet ligang, fx [RL]
y-akse: bundet ligand/fri ligand, fx [RL]/[L] eller [B]/[F]
Hældningen er -1/Kd og skæringen med x-aksen er Bmax

Question 49

Hvorfor skal man lave flere forsøg med binding, når man laver Scathcard-analyse?

Answer 49

For at kontrollere for uspecifik binding

Question 50

Hvordan er udtrykket for fri energi for hhv. Ka og Kd?

Answer 50

deltaG=-RTln(ka) og deltaG=RTln(Kd)

Question 51

I proteininterkationer kan hydrofobe aa-rester siges at bidrage med _____ mens elektrostatiske interaktioner og H-bindinger bidrager med _____

Answer 51

affinitet og specificitet

Question 52

Hvordan kan man inddele en gruppe af bindingssites?

Answer 52

Ækvivalente/ikke-ækvivalente og kooperative/ikke-kooperative

Question 53

Hvordan hænger Kd og [L] sammen med nH?

Answer 53

Kd er [L]_50^nH

Question 54

Hvad kan man aflæse på x-aksen i et Hill-plot, hvis man ekstrapolerer?

Answer 54

Kd for stærkbindende og svagtbindende område.

Question 55

Hvad betyder opadvendt bue i Scatchard-plot?

Answer 55

Positiv kooperativitet

Question 56

Hvad betyder nedadvendt bue i Scatchard-plot?

Answer 56

1) Negativ kooperativitet
2) Non-specifik binding
3) Flere sites med forskellig affinitet
4) Uren proteinpræparation

Question 57

Hvordan ser et Scatchard-plot ud, hvis affiniteten er forskellig for to uafhængige sites?

Answer 57

Det bliver et bifasisk plot.

Question 58

Hvad er karakteristisk for specifik binding og nonspecifik binding?

Answer 58

Specifik: Kan mættes, kan displaces, høj affinitet

Non-specifik: Mættes ikke, displaces ikke, lav affinitet