Protein ligand interaktioner

Question 1

Hvad er aviditet?

Answer 1

Når en molekyle skaber lokale høje koncentrationer af sig selv ved at have et ledigt binding. Der sker dermed ikke en konformationsændring.
Dette kendes fra antistoffer

Question 2

Definer den fraktionelle mætning

Answer 2

Mætningen er givet ved v=([PL])/([P]+[PL]).

Den fraktionelle mætning, θ er givet ved θ=v/n. Dvs. mætningen pr bindingssite, n.

Question 3

Hvad er et holoprotein og et apoprotein?

Answer 3

Et apoprotein er et protein uden sin prostetiske gruppe. Dette protein vil være mindre funktionelt, da den prostetiske gruppe har en funktionel virkning.

Et holoprotein er et fuldt funktionsdygtigt protein, dvs. både med protein delen og prostetiske grupper

Question 4

Hvad er kooperativet?

Answer 4

Begrebet dækker over gensidig påvirkning af bindingssite ift. Affiniteten af ligandbinding eller udfoldning/foldning af proteiner.

Fx binding af en ligand til et site påvirker binding af en ligand til et andet site.

Positiv kooperativet er når binding af ligand øger affiniteten for et andet bindingssite.

Negativ kooperativitet er når binding af ligand sænker affiniteten for et andet bindingssite

Question 5

Hvad er en effektor?

Answer 5

En effektor er et molekyle, typisk lille, som påvirker proteinets affinitet til ligand.

Den kan være homotrof, hvis den er magen til liganden eller heterotrof, hvis den er forskellige fra liganden

Question 6

Hvad er allosteri?

Answer 6

Det er et begreb for kooperativet for enzymer. Det omhandler bindingssite, som ikke er det aktive site (allosteriske sites)

Question 7

Opskriv ligevægtene for en protein ligand binding, både ift. dissociation og association

Answer 7

For association
Her er ligevægten forskudt mod dannelsen af protein ligand kompleks.
P+L⇋PL
K_a=PL/(P+L)
Hastighedskonstanten for reaktionen er ka

For dissociation
Her er ligevægten forskudt mod frie proteiner og ligander.
PL⇋P+L
K_d=(P+L)/PL
Hastighedskonstanten for reaktionen er kd

Question 8

Hvad er et Hill plot? Tegn et for negativ og positiv kooperativitet

Answer 8

Det er en lineær omskrivning af mætningsplottet, som man bruge til at teste kooperativiteten.
Ligningen for plottet er log⁡(Y/(1−Y))=n∗log⁡([L])−log⁡(K_d)

Hvis der ikke er kooperativitet vil der være en konstant hældning på 1.
Ved positiv kooperativitet er der en region med en hældning (Hill tal) over 1.
Ved negativ kooperativitet er der en region med en hældning under 1.

Question 9

Hvad er et Scatchard plot? Tegn et for negativ og positiv kooperativitet

Answer 9

Man plotter koncentration af det bundne protein over det frie som en funktion af det bundne.
Det er en linearisering med formlen: [B]/[F]=Ka[Rt]-Ka[B]
Hældningen er -Ka

En opadvendt bue er tegn på positiv kooperativtet, mens en nedadvendt bue kan skyldes flere ting heriblandt negativ kooperativitet

Question 10

For både et Hill og Scathard plot kan hhv hældning under 1 og nedadvendt bue betyde negativ kooperativitet. Hvad kan det ellers betyde?

Answer 10

2 bindingssite med forskellige affinitet

Non specifik binding

Uren protein prøve

Question 11

Hvad er særligt ved udvælgelsen af data til et Hill plot?

Answer 11

Man skal minimum vælge 3 datasæt og man skal vælge de sæt, som giver det højeste Hill tal

Question 12

Hvad fortæller Hill tallet noget om?

Answer 12

Antallet af bindingssite.
Fx hvis Hill tallet er 1,5 er der mindst 2 bindingssites.

Derudover fortæller det noget om kooperativitet. Hvis det er 1 er der ikke kooperativtet. Er det under 1 er det negativt (eller andre muligheder) og er det over en er det positivt kooperativitet

Question 13

Hvordan beregnes bindingsenergien for en protein ligand interatkion?

Answer 13

G=RTln(Kd)
eller
G=-RTln(Ka)

Question 14

På hvilke måde kan cellen regulerer interaktioner

Answer 14

Kompartmentalisering
- Cellen er arrangeret i organeller. Dette gør at interaktioner kan begrænses og øges efter deres placering

Levetid og mængde af protein
- Proteiner har en begrænset leve tid

Kovalente modifikationer (PTM)
- Fx phosphoryleringer. De medfører en negativ ladning og dermed en konformationsændring. Denne ændring kan have en aktiverende eller deaktiverende effekt.
○ Andre PTM´er har ligende effekt; glykosyleing, methylering, lipidering, acetylering m.fl.

Miljø
- Det omkringliggende miljø, som temperatur, pH, ionstyrke og lokal proteinkoncentration, påvirker proteiner

Chaperoner
- Disse forhindre binding

Effektor bindinger
Det kan medfører en allosterisk effekt

Question 15

Beskriv en typisk protein-protein interaktionsflade. Nævn forskellen på den for en lille og en stor ligand

Answer 15

Interaktionsflader har en hydrofob del i midten og en ladet del langs kanten, som vil passe med ligand. Bemærk at den hydrofobe del er skræmet af vand indtil interaktionen starter. Der er forskel på bindingssitet er for store eller små ligander.

For små ligander er bindingssitet typisk i et hulrum, som minder om enzymers bindingslomme.

For store ligander er bindingssitet fladt med store flader. Her vil være flere hydrofobe aminosyre end på den øvrige overflade, hvilket muliggør hydrofob interaktion mellem ligand og protein.

Question 16

Hvordan bestemmer man om entropi eller entalpi er den drivende kraft?

Answer 16

Den værdi som er mest negativ giver det største bidrag til en negativ G og er derfor den drivende kraft.

Question 17

Hvad er non specifik binding?

Answer 17

Det kommer af at alle forbindelser i en eller anden grad kan binde til irrelevante steder. Denne binding vil aldrig blive mættet.

For at få den specifikke binding, skal man trække den non-specifikke binding fra den totale binding.

Question 18

Hvad er en isotermisk titreringskalorimetri?

Answer 18

Det er en metode, som bruges til at bestemme H og Kd. Herfra vil man kunne udlede G og S.

Man har en reference og en prøve celle. Disse har ved start samme temperatur. Når der sker en binding i prøvecellen vil der sker en varmeændring, enten et optag eller afgive, efter om det er endotermt eller exotermt. Denne temperaturændring kan man måle og derfra bestemme H

Question 19

Hvad er surfae plasmon resonans (SPR)?

Answer 19

Det er en metode, som bruges til at bestemme kinetikken for et protein.
Resultaterne giver en basislinje, hvorefter der vil være en association, som afbilledes som en stigning, efterfulgt af en dissociation, der ses som et fald.

Herfra kan man bestemme koff (dissociationshastigheden) og kon (associationshastigheden) og dermed konstanterne Ka og Kd.
Ka = kon/koff
Kd = koff/kon

Question 20

Hvor kommer Entropi biddrag fra?

Answer 20

ΔS omhandler forskellige måder systemet kan være arrangeret på.
Det er entropisk set favorabelt, hvis der kommer mere uorden i et system.
Entropi omhandler rotation, konformation (Phi og Psi) og solventet (den hydrofobe effekt).

Question 21

Hvor kommer enthalpi biddraget fra?

Answer 21

ΔH beskriver forandringen i energi, der stabilisere en konformation.
Hvis ΔH < 0 betyder det at der skabes flere interaktioner end der brydes, og denne reaktion vil være favorabel.

Question 22

Hvad er induced fit?

Answer 22

Ligandbindinger til proteiner omhandler i høj grad komplementaritet ift. Form og kemi.
Formen på liganden og proteinet skal adaptere til hinanden, og de holdes sammen af svage interaktioner.
Særligt af mange hydrogenbindinger.
Adaptationerne sker typisk i form af flytning af yderligt placeret grupper såsom domæner.

Question 23

Definer specificitet

Answer 23

Specificitet = omhandler hvor mange forskellige ligander proteinet er i stand til at binde.
Man ser ofte multispecificitet hos IDP’er

Question 24

Hvad betyder en entropi-entropi kompensation i forbindelse med binding af en ligand?

Answer 24

Der sker et tab i entropi i bindingssitet for liganden. Dette tab kan dog kompenseres ved at overfører den tidligere dynamik til andre steder på proteinet.

Question 25

Hvad kan en binding kvantificeres?

Answer 25

Størrelse: komplekset bliver større når proteinet binder liganden.
Dette kan bestemmes ved størrelseskromatografi.

Fluorescens: quencing

Struktur: foldning vs. Udfoldning eller kemisk skift.

Question 26

Definer KNF modellen omkring kooperativitet

Answer 26

Den fortæller at subunits er uafhængige af hinanden.
Der kan være forskellige konformationer af subunits i det samme protein (T-state og R-state).
Når der sker en konformationsændring i et subunit, er det mere sandsynligt at et andet subunit også gør det, samtidig med at affiniteten for liganden stiger.

Question 27

Definer MWC modellen omkring kooperativitet

Answer 27

Den fortæller at alle subunits skal være i enten T-state eller R-state.
Der er en ligevægt mellem R og T, men skiftet mellem de 2 tilstande vil ske samtidig for alle subunits, og der kan derfor ikke være subunits i et protein med forskellig konformation.
Både T og R kan binde liganden, men når T binder liganden vil ligevægten blive forskudt mod R.

Question 28

Hvad er protein-protein interaktioner defineret ved. Hint: der er 5 ting

Answer 28

Momentaritet = interaktionen vil ophører på et tidspunkt.

Store interaktionsoverflader = der er rigtige mange interaktioner mellem dem.

Komplementaritet i kemi og form = de tilpasser sig hinanden ved binding. Formen er særligt vigtig fx i form af fordybninger.

Induced fit = Øger overfladen af interaktionen

Eksklusion af vand = vand forsvinder fra bindingssitet og øger styrken af bindingen. Det er den hydrofobe effekt. Der sker et mindre fald i entropi.