Legarea proteinelor descrie capacitatea proteinelor de a forma legături cu alte substanțe și, cel mai frecvent, se referă la legarea medicamentelor de aceste molecule din plasma sanguină, celule roșii din sânge, alte componente ale sângelui și membranele tisulare. Cu toate acestea, se poate referi la alte substanțe chimice care intră în sânge. În contextul farmacologiei, cantitatea de medicament care este legată determină cât de eficient este acesta în organism. Medicamentul legat este menținut în fluxul sanguin în timp ce componenta nelegată poate fi metabolizată sau excretată, făcându-l parte activă. Deci, dacă un medicament este legat în proporție de 95% de o proteină de legare și 5% este liber, înseamnă că 5% este activ în sistem și provoacă efecte farmacologice.
Cum se întâmplă legarea
Proteinele sunt molecule foarte mari și extrem de complexe, constând din lanțuri de aminoacizi unite prin legături peptidice și pot lua o varietate de forme complicate. Ei se pot lega de molecule, inclusiv de alte proteine, în anumite locuri cunoscute sub denumirea de site-uri de legare, care constau adesea în adâncituri în care alte molecule, sau părți ale acestora, se pot potrivi perfect. Proprietățile chimice ale locului de legare și ale celeilalte molecule sunt de asemenea importante: legarea va avea loc numai dacă este fezabilă din punct de vedere chimic. O singură proteină poate avea mai mult de un situs de legare.
Un exemplu este hemoglobina, proteina responsabilă cu transportul oxigenului de la plămâni către alte părți ale corpului. Are patru locuri care se pot lega la o moleculă de oxigen. Legătura formată în acest caz este destul de slabă – trebuie să fie, pentru ca oxigenul să fie ușor îndepărtat acolo unde este nevoie. În alte cazuri, moleculele se pot lega mai puternic. Tendința unui medicament de a se lega de proteine și puterea legăturii sunt factori importanți în farmacologie.
Legarea medicamentelor
Proteinele implicate în mod obișnuit în legarea cu medicamentele sunt albumina, lipoproteinele și a1-acid-glicoproteina (AGP). Compușii acizi și neutri vor tinde să se lege cu albumina, care este bazică, în timp ce substanțele bazice se vor lega în primul rând de molecula acidă AGP. Moleculele acide se pot lega, de asemenea, cu lipoproteinele dacă albumina este saturată. Acest lucru nu este obligatoriu în sensul strict al termenului; este mai aproape de dizolvare și este comună în substanțele solubile lipide sau grăsimi.
Legarea este adesea reversibilă și în aceste cazuri poate crea un echilibru chimic, în care reacția chimică poate merge înapoi și înainte fără o schimbare netă a reactanților și a produselor. Acesta este reprezentat ca:
proteină + medicament ⇌ complex proteină-medicament
Dacă concentrația medicamentului nelegat este redusă, o parte din complexul proteină-medicament se poate diviza pentru a elibera mai mult compus, menținând echilibrul. Aceasta înseamnă că o celulă care este eficientă în extragerea medicamentului nelegat poate extrage mai mult din el pe măsură ce complexul se desparte pentru a restabili echilibrul.
Cantitatea de legare și fracția nelegată – scrisă ca cantitatea de medicament nelegat peste cantitatea totală – sunt determinate de afinitatea compusului pentru proteină și de concentrațiile relative ale acestora. Acest lucru este important atunci când luați în considerare alte medicamente pe care un pacient le-ar putea lua. Anumite proteine pot fi deja saturate, ceea ce ar afecta cantitatea de medicament gratuit și ar putea modifica efectele farmacologice.
De exemplu, dacă medicamentul A a saturat o anumită proteină de legare și apoi medicamentul B nu a fost capabil să se lege de ea, atunci ar exista o concentrație mai mare de B nelegat. În mod alternativ, dacă medicamentul B are o afinitate chimică mai puternică pentru proteină, ar putea deplasează A, ridicându-i fracția nelegată. Acest proces are loc destul de repede, în câteva minute până la ore, și ambele scenarii ar putea avea efecte adverse. Multe medicamente, totuși, se leagă de proteine diferite sau de locuri diferite pe aceeași, sau nu sunt prezente într-o concentrație relativă suficient de mare pentru a provoca saturație și, prin urmare, nu concurează cu celelalte medicamente care sunt în uz.
De asemenea, capacitatea organismului de a absorbi un medicament poate afecta clearance-ul acestuia în sistem. Insuficiența renală și bolile hepatice afectează adesea negativ capacitatea de a absorbi medicamentul nelegat. Din aceste motive, trebuie luate în considerare problemele medicale anterioare, concentrația totală și fracția nelegată a medicamentului și orice alte medicamente pe care le poate lua un pacient.
Testarea
Medicamentele nou dezvoltate pot fi testate pentru tendința lor de a se lega de proteine folosind un test de legare a proteinelor. Aceasta poate fi realizată cu mostre de plasmă sau țesut adecvate, care pot fi incubate cu agentul de testat. După un anumit interval de timp, porțiunile legate și cele nelegate sunt separate – de exemplu, prin utilizarea unui filtru foarte fin care nu va permite trecerea moleculelor mari de proteine - și apoi poate fi determinată gradul de legare.