WEEK 2
BETA blockers worden gebruikt voor abnormale hartritmes, een voorbeeld
is timolol
Farmacologie gaat om hoe chemische stoffen (natuurlijk en syntetisch)
effect heeft op biologische systemen zoals het lichaam
- Farmacokinetiek gaat om wat doet het lichaam met de drug
- Farmacodynamiek gaat om wat doet de drug met het lichaam
Deze cursus focust op farmacodynamiek
Drugs kunnen pas hun effect leveren als ze ergens aan binden (hun
doelwit), een interactie hebben met receptoren/ enzymen/ ion kanalen.
Drug bindt via
Covalente binding (delen elektronen). Sterkste soort binding.
Energieniveau heeft een range vanwege de lengte en hoek van de
binding wat kan verschillen.
Elektrostatische binding. Aantrekking door verschil in lading
Waterstofbrug - Vorm van dipool dipool binding
Van der Waals – London dispersie, tijdelijke dipolen. Weinig energie
per interactie, maar vanwege een hoge aantal interacties is het toch
een sterke kracht
Hydrofobe interactie – water duwt lipofiele deeltjes naar elkaar toe
om entropie te verhogen. Water zit in een kristalstructuur dmv
waterstofbruggen, deze wordt verbroken wat entralpie kost. Maar
door GIBBY is het toch een spontane reactie
Covalente bindingen zijn onomkeerbaar, de andere zijn omkeerbaar.
Binding wordt bepaald door functionele groepen van de drug en
aminozuren van het eiwit waaraan ze bindt, en 3D structuur.
Drug binding kracht (aka affniteit) wordt gemeten, LIGAND
BINDING EXPERIMENT
- Hakt orgaan in stukken bleh en dan door centrifugatie heb je nu een
membranen suspensie, in membranen zitten de eiwitten
(receptoren) waar de drug op kan binden.
- De suspensies worden gemixt (homogeen mengsel, concentratie
overal gelijk) en incubatie (laten staan) van drug. De suspensie
verdeelt in verschillende buizen, per buis wordt de ligand
concentratie gevarieerd.
Wat je meet is op Y-as (afhankelijk), wat je zelf veranderd is op de X-as
(onafhankelijk). In dit geval is x-as dus ligand concentratie en RL-binding
y-as.
Vrije receptor + vrije ligand -> ligand-receptor complex.
, R + L -> RL
ASSOCIATIE
Rate RL binding = K associatie x [L] x [R]
D[RL]/ dt = kassociatie x [L] x [R]
Snelheid binding hangt dus af van beide concentratie R, L en de associatie
constante. K associatie hangt af van bindingseigenschappen receptor en
ligand.
DISSOCIATIE
- D [RL] / dt = kdissociatie [RL]
Hierbij is alleen de concentratie RL afhankelijk! Maar kdissociatie is weer
afhankelijk van de specifieke receptor en ligand.
MAAR verschillende krachten hebben invloed op Kdis vs
Kass. Bij Kdis gaat het om hoe snel L loslaat van R (hoe
sterk is de binding?) Kass juist hoe snel vindt L de receptor,
bindingsterkte minder belangrijk, diffusie belangrijk
EVENWICHT
[RL] / [R][L] = kass / kdiss
kass / kdiss = Kass
Met hoofdletter K dus!
!! AFFINITEIT is Kdiss = 1/Kass , Hoe LAGER Kdiss hoe hogere affiniteit
,[Rf] = [Rtotaal] – [RL]
Rf is vrije receptoren die dus niet gebonden zijn
Blbalabalbalablaba en uiteindelijk kom je uit op
LANGERMUIR archnemisis
In grafiek is de Y-as [RL] en X-as [Ligand]
Ligand concentratie is gelijk aan toegevoegd
Assumptie ligand toegevoegd is basically gelijk aan vrije ligand,
aangezien super crazy weinig ligand percentage echt bindt.
De asymptoot is gelijk aan [R totaal]
[L50] = concentratie ligand wanneer receptor bezetting 50 procent is
[L50] aflezen bij [RL]/ [Rtot] = 0,5
[L50] = Kdis , eenheid K constante is dus een concentratie eenheid zoals
nM ofzo
Kdis is drug concentratie wanneer 50 procent receptor is bezet
De logaritme van de x-as, hierdoor krijgt de grafiek een S vorm. De y-as
blijft normaal [RL].
Rtotaal en Kdis zijn onafhankelijke parameters, concentratie
receptoren heeft geen invloed op de affiniteit. Kdis gaat om wanneer 50
procent van receptoren gebonden zijn, niet een specifieke concentratie
van receptoren. Het gaat om een verhouding dus daarom maakt het niet
uit of je 10 of 1000 receptoren hebt, de verhouding zal niet veranderen
tussen RL/Rtot bij een substraatconcentratie.
LANGMUIR grafiek
,Dus de concentratie ligand-receptor complex is te berekenen met de
Rtotaal (wanneer het complex in de grafiek als plateau gaat, de
asymptoot) en met de ligand concentratie die wordt toegevoegd.
Ligand concentratie toegevoegd is ong gelijk aan ligand concentratie die
vrij is aangezien een erg laag percentage van totale ligand bindt met
receptor.
Kdiss is een mate voor de affiniteit, het is de concentratie van ligand
waarbij de helft van alle receptoren bezet zijn.
Hoe kan het dat als je de concentratie ligand veranderd, de verhouding
[RL]/[R] veranderd maar door meer receptoren toe te voegen niet? Dit
heeft met kans te maken. Hoe vaak zo een complex bestaat in evenwicht
wordt beïnvloed door koff en kon. Deze k constanten laten zien hoe vaak de
dissociatie en associatie reactie gebeurt. In andere woorden, hoe snel
duurt het voor een ligand om te binden aan de receptor, en hoe snel laat
hij los? Als ze een hoge affiniteit heeft, dan bindt ze snel en laat ze niet
snel los.
Binden aan de receptor heeft dus alles te maken met botsingen waardoor
de associatiereactie plaats vindt (binden en creatie RL). En botsingen (en
daarmee RL concentratie) nemen toe door 2 factoren
Hoe graag bindt een stof met de receptor? Hoe meer affiniteit, hoe
vaker de stof het zal doen! Dit ligt dus aan de stof.
De concentratie, als je nog meer ligand toevoegt dan zullen de
receptoren nog vaker botsen en dus vaker zal RL vormen.
We kijken naar de individuele receptor kan je zeggen, hoe vaak is zit hij in
een situatie waarin hij gebonden is, en hoe vaak is hij vrij? Je kan het zien
in het perspectief van tijd, bij L50 is de receptor de helft van de tijd vrij en
de helft van de tijd gebonden.
Dit ligt niet aan de receptor concentratie zelf. Je kan twee of honderd
receptoren hebben, maar in beide gevallen zullen elk van deze receptoren
individueel en daarmee het gemiddelde, dezelfde kans hebben van
gebonden zijn (bij een bepaalde concentratie).
,Onthoud dat
Von, de rate (snelheid) van de associatie reactie beide ligt aan de
concentratie receptoren en ligand! Want meer receptoren en meer ligand
zorgen voor meer kans op een RL-complex. MAAR Voff veranderd hierdoor
ook! Meer receptoren betekend meer RL en daarmee ook een hogere
snelheid waarop RL dissocieert.
Kd=kon / koff
Dus hoewel de rates beïnvloed zijn door R en L concentraties, de kans van
het gemiddelde van alle receptoren om RL te zijn, is alleen afhankelijk van
de affiniteit van het ligand en hoeveel ligand er is.
TLDR= We kijken naar de verhouding/ fractie van de receptor van
wel of niet gebonden zijn. Als je meer receptoren toevoegt dan
neemt RL toe maar Rtot ook, dus het cancelt elkaar uit. Ja meer
receptoren betekend meer RL maar het betekent ook meer
Rtot ;P
Terwijl meer L alleen betekend meer RL maar niet meer Rtot, dus
de verhouding (aka fractie gebonden RL) veranderd WEL!
EVENWICHT uitleg
kon[L][R]=koff[RL] is een evenwicht. De hoeveelheid stof wat bindt per
tijdseenheid en de hoeveelheid stof wat uit een valt per tijdseenheid moet
gelijk zijn. Evenwicht betekend niet 50/50 RL en vrij R, L. Het betekent dat
de verhouding tussen de concentraties gelijk blijft.
Dus stel je hebt 60 RL en 20 L en 20 R in een ruimte. Als de rates
hetzelfde zouden zijn, dan zou in bijvoorbeeld een minuut al die 60 RL vrij
komen en 60 L + 60 R worden, en nu heb je 20 RL. De concentraties zijn
veranderd, geen evenwicht! Maar stel dat de rate van RL uiteenvallen veel
langzamer is, dan terwijl de ligand en receptor snel veel RL maken, in die
tijd valt langzaam alle RL uit een. En dan is er wel evenwicht, want na een
minuut hebben we weer dezelfde concentraties.
, Wanneer een ligand aan een receptor is het effect meestal indirect en via
een transductiesysteem, zo kan er bijvoorbeeld na binding translatie
gebeuren -> eiwitten aanmaken zoals ionkanalen, of een enzym wordt
gestimuleerd/ aangemaakt. Een directe manier is wanneer een ligand
bindt aan een ionkanaal en hiermee hem opent of dicht maakt.
Nucleare receptoren duren het langst aangezien er eiwitten moeten
gemaakt worden
In een grafiek wordt de x-as [L] in logaritme gezet zodat de verschillen
tussen verschillende receptoren en liganden duidelijker wordt.
WERKCOLLEGE 2
BETA blockers worden gebruikt voor abnormale hartritmes, een voorbeeld
is timolol
Farmacologie gaat om hoe chemische stoffen (natuurlijk en syntetisch)
effect heeft op biologische systemen zoals het lichaam
- Farmacokinetiek gaat om wat doet het lichaam met de drug
- Farmacodynamiek gaat om wat doet de drug met het lichaam
Deze cursus focust op farmacodynamiek
Drugs kunnen pas hun effect leveren als ze ergens aan binden (hun
doelwit), een interactie hebben met receptoren/ enzymen/ ion kanalen.
Drug bindt via
Covalente binding (delen elektronen). Sterkste soort binding.
Energieniveau heeft een range vanwege de lengte en hoek van de
binding wat kan verschillen.
Elektrostatische binding. Aantrekking door verschil in lading
Waterstofbrug - Vorm van dipool dipool binding
Van der Waals – London dispersie, tijdelijke dipolen. Weinig energie
per interactie, maar vanwege een hoge aantal interacties is het toch
een sterke kracht
Hydrofobe interactie – water duwt lipofiele deeltjes naar elkaar toe
om entropie te verhogen. Water zit in een kristalstructuur dmv
waterstofbruggen, deze wordt verbroken wat entralpie kost. Maar
door GIBBY is het toch een spontane reactie
Covalente bindingen zijn onomkeerbaar, de andere zijn omkeerbaar.
Binding wordt bepaald door functionele groepen van de drug en
aminozuren van het eiwit waaraan ze bindt, en 3D structuur.
Drug binding kracht (aka affniteit) wordt gemeten, LIGAND
BINDING EXPERIMENT
- Hakt orgaan in stukken bleh en dan door centrifugatie heb je nu een
membranen suspensie, in membranen zitten de eiwitten
(receptoren) waar de drug op kan binden.
- De suspensies worden gemixt (homogeen mengsel, concentratie
overal gelijk) en incubatie (laten staan) van drug. De suspensie
verdeelt in verschillende buizen, per buis wordt de ligand
concentratie gevarieerd.
Wat je meet is op Y-as (afhankelijk), wat je zelf veranderd is op de X-as
(onafhankelijk). In dit geval is x-as dus ligand concentratie en RL-binding
y-as.
Vrije receptor + vrije ligand -> ligand-receptor complex.
, R + L -> RL
ASSOCIATIE
Rate RL binding = K associatie x [L] x [R]
D[RL]/ dt = kassociatie x [L] x [R]
Snelheid binding hangt dus af van beide concentratie R, L en de associatie
constante. K associatie hangt af van bindingseigenschappen receptor en
ligand.
DISSOCIATIE
- D [RL] / dt = kdissociatie [RL]
Hierbij is alleen de concentratie RL afhankelijk! Maar kdissociatie is weer
afhankelijk van de specifieke receptor en ligand.
MAAR verschillende krachten hebben invloed op Kdis vs
Kass. Bij Kdis gaat het om hoe snel L loslaat van R (hoe
sterk is de binding?) Kass juist hoe snel vindt L de receptor,
bindingsterkte minder belangrijk, diffusie belangrijk
EVENWICHT
[RL] / [R][L] = kass / kdiss
kass / kdiss = Kass
Met hoofdletter K dus!
!! AFFINITEIT is Kdiss = 1/Kass , Hoe LAGER Kdiss hoe hogere affiniteit
,[Rf] = [Rtotaal] – [RL]
Rf is vrije receptoren die dus niet gebonden zijn
Blbalabalbalablaba en uiteindelijk kom je uit op
LANGERMUIR archnemisis
In grafiek is de Y-as [RL] en X-as [Ligand]
Ligand concentratie is gelijk aan toegevoegd
Assumptie ligand toegevoegd is basically gelijk aan vrije ligand,
aangezien super crazy weinig ligand percentage echt bindt.
De asymptoot is gelijk aan [R totaal]
[L50] = concentratie ligand wanneer receptor bezetting 50 procent is
[L50] aflezen bij [RL]/ [Rtot] = 0,5
[L50] = Kdis , eenheid K constante is dus een concentratie eenheid zoals
nM ofzo
Kdis is drug concentratie wanneer 50 procent receptor is bezet
De logaritme van de x-as, hierdoor krijgt de grafiek een S vorm. De y-as
blijft normaal [RL].
Rtotaal en Kdis zijn onafhankelijke parameters, concentratie
receptoren heeft geen invloed op de affiniteit. Kdis gaat om wanneer 50
procent van receptoren gebonden zijn, niet een specifieke concentratie
van receptoren. Het gaat om een verhouding dus daarom maakt het niet
uit of je 10 of 1000 receptoren hebt, de verhouding zal niet veranderen
tussen RL/Rtot bij een substraatconcentratie.
LANGMUIR grafiek
,Dus de concentratie ligand-receptor complex is te berekenen met de
Rtotaal (wanneer het complex in de grafiek als plateau gaat, de
asymptoot) en met de ligand concentratie die wordt toegevoegd.
Ligand concentratie toegevoegd is ong gelijk aan ligand concentratie die
vrij is aangezien een erg laag percentage van totale ligand bindt met
receptor.
Kdiss is een mate voor de affiniteit, het is de concentratie van ligand
waarbij de helft van alle receptoren bezet zijn.
Hoe kan het dat als je de concentratie ligand veranderd, de verhouding
[RL]/[R] veranderd maar door meer receptoren toe te voegen niet? Dit
heeft met kans te maken. Hoe vaak zo een complex bestaat in evenwicht
wordt beïnvloed door koff en kon. Deze k constanten laten zien hoe vaak de
dissociatie en associatie reactie gebeurt. In andere woorden, hoe snel
duurt het voor een ligand om te binden aan de receptor, en hoe snel laat
hij los? Als ze een hoge affiniteit heeft, dan bindt ze snel en laat ze niet
snel los.
Binden aan de receptor heeft dus alles te maken met botsingen waardoor
de associatiereactie plaats vindt (binden en creatie RL). En botsingen (en
daarmee RL concentratie) nemen toe door 2 factoren
Hoe graag bindt een stof met de receptor? Hoe meer affiniteit, hoe
vaker de stof het zal doen! Dit ligt dus aan de stof.
De concentratie, als je nog meer ligand toevoegt dan zullen de
receptoren nog vaker botsen en dus vaker zal RL vormen.
We kijken naar de individuele receptor kan je zeggen, hoe vaak is zit hij in
een situatie waarin hij gebonden is, en hoe vaak is hij vrij? Je kan het zien
in het perspectief van tijd, bij L50 is de receptor de helft van de tijd vrij en
de helft van de tijd gebonden.
Dit ligt niet aan de receptor concentratie zelf. Je kan twee of honderd
receptoren hebben, maar in beide gevallen zullen elk van deze receptoren
individueel en daarmee het gemiddelde, dezelfde kans hebben van
gebonden zijn (bij een bepaalde concentratie).
,Onthoud dat
Von, de rate (snelheid) van de associatie reactie beide ligt aan de
concentratie receptoren en ligand! Want meer receptoren en meer ligand
zorgen voor meer kans op een RL-complex. MAAR Voff veranderd hierdoor
ook! Meer receptoren betekend meer RL en daarmee ook een hogere
snelheid waarop RL dissocieert.
Kd=kon / koff
Dus hoewel de rates beïnvloed zijn door R en L concentraties, de kans van
het gemiddelde van alle receptoren om RL te zijn, is alleen afhankelijk van
de affiniteit van het ligand en hoeveel ligand er is.
TLDR= We kijken naar de verhouding/ fractie van de receptor van
wel of niet gebonden zijn. Als je meer receptoren toevoegt dan
neemt RL toe maar Rtot ook, dus het cancelt elkaar uit. Ja meer
receptoren betekend meer RL maar het betekent ook meer
Rtot ;P
Terwijl meer L alleen betekend meer RL maar niet meer Rtot, dus
de verhouding (aka fractie gebonden RL) veranderd WEL!
EVENWICHT uitleg
kon[L][R]=koff[RL] is een evenwicht. De hoeveelheid stof wat bindt per
tijdseenheid en de hoeveelheid stof wat uit een valt per tijdseenheid moet
gelijk zijn. Evenwicht betekend niet 50/50 RL en vrij R, L. Het betekent dat
de verhouding tussen de concentraties gelijk blijft.
Dus stel je hebt 60 RL en 20 L en 20 R in een ruimte. Als de rates
hetzelfde zouden zijn, dan zou in bijvoorbeeld een minuut al die 60 RL vrij
komen en 60 L + 60 R worden, en nu heb je 20 RL. De concentraties zijn
veranderd, geen evenwicht! Maar stel dat de rate van RL uiteenvallen veel
langzamer is, dan terwijl de ligand en receptor snel veel RL maken, in die
tijd valt langzaam alle RL uit een. En dan is er wel evenwicht, want na een
minuut hebben we weer dezelfde concentraties.
, Wanneer een ligand aan een receptor is het effect meestal indirect en via
een transductiesysteem, zo kan er bijvoorbeeld na binding translatie
gebeuren -> eiwitten aanmaken zoals ionkanalen, of een enzym wordt
gestimuleerd/ aangemaakt. Een directe manier is wanneer een ligand
bindt aan een ionkanaal en hiermee hem opent of dicht maakt.
Nucleare receptoren duren het langst aangezien er eiwitten moeten
gemaakt worden
In een grafiek wordt de x-as [L] in logaritme gezet zodat de verschillen
tussen verschillende receptoren en liganden duidelijker wordt.
WERKCOLLEGE 2
