Skip
Cأكاديمية CADD

L8 · 26 دقيقة

ΔG وKd وKi وIC50

فروقات لا يجوز خلطها في ورقة.

الالتحامالفيزياء والكيمياء الفيزيائية

أهداف التعلّم

  • ربط ΔG بثابت الاتزان عبر ΔG = −RT ln K مع تعريف K.
  • تمييز Kd وKi وIC50 من جهة ما تقيسه كل كمية.
  • رفض مساواة IC50 بدرجة docking أو بـ ΔG دون شروط المقايسة.

أربع كميات تُخلط في الجداول

ΔG: تغيّر طاقة غيبس المعياري للارتباط، يُشتق من ثابت اتزان. Kd: ثابت تفكك الاتزان للمركّب (تركيز، وحدة molar). Ki: ثابت تثبيط يُستخرج من نموذج حركي (تنافسي وغيره) وقد يساوي Kd إن كان النموذج صحيحاً والآلية بسيطة. IC50: تركيز يُنتج 50% أثراً في مقايسة معيّنة — يعتمد على تركيز الإنزيم/المستقبل، وتركيز الركيزة، وزمن الحضانة، وآلية القراءة. docking score: لا واحدة من هذه. الخلط في جدول «affinity (kcal/mol)» يُخفي إن كان الرقم درجة، أو −RT ln Kd، أو تحويلاً غير مشروع من IC50.

الطاقة الحرة المعيارية والاتزان

ΔG∘=−RTln⁡K\Delta G^{\circ} = -RT \ln K

ΔG° يُحدَّد بثابت الاتزان K عند درجة حرارة T، مع تعريف صريح للحالات المعيارية.

  • \Delta G^{\circ}تغيّر طاقة غيبس المعياري · kcal mol⁻¹ أو kJ mol⁻¹
  • Rثابت الغازات · kcal mol⁻¹ K⁻¹
  • Tدرجة الحرارة المطلقة · K
  • Kثابت الاتزان عديم الوحدة بعد المعيار (لارتباط 1:1، K = 1/Kd مع Kd بوحدات المعيار)

كل انخفاض في ΔG° بمقدار RT ln 10 يجعل K أكبر بعشر مرات. الإشارة السالبة: K أكبر يعني ارتباطاً أحق ثرموديناميكياً. المعادلة لا تعرف docking score ولا IC50.

تطبيق في التصميم الدوائي: حوّل Kd مقيساً إلى ΔG°، أو العكس. لا تُدخل درجة Vina مكان ΔG°.

Kd / KiIC50
التعريفثرموديناميكي أو حركي لنموذج ارتباط.تشغيلي: 50% أثر تحت شروط المقايسة.
اعتماد الركيزةKi التنافسي يُصحَّح من IC50 عبر علاقة Cheng–Prusoff إذا انطبقت الفروض.يتغير مع [S]/Km ومع زمن القراءة.
المقارنة بين مختبرينأصلح إن وُحّد النموذج.خطرة دون بروتوكول مطابق.
الربط بالـ dockingلا يزال غير مباشر: الهيئة ≠ الاتزان.أبعد: المقايسة قد تقيس خطوة ليست الارتباط.

تجزئة غيبس

ΔG=ΔH−TΔS\Delta G = \Delta H - T\Delta S

ارتباط مواتٍ قد يكون إنثالبياً أو إنتروبيًا. الدرجة لا ترى هذا التجزؤ.

  • \Delta Hتغيّر الإنثالبي · kcal mol⁻¹
  • \Delta Sتغيّر الإنتروبي · kcal mol⁻¹ K⁻¹
  • Tدرجة الحرارة · K

ليجند «ضعيف التفاعلات الظاهرة» قد يرتبط بسبب إطلاق ماء (إنتروبي). دالة scoring تُحصي H-bonds قد تُخطئه. ليغند كثير الروابط الهيدروجينية قد يدفع عقوبة إنتروبية لا تظهر في الدرجة.

تطبيق في التصميم الدوائي: عند قراءة ITC أو van ’t Hoff، لا تطلب من docking أن يُعيد ΔH وΔS. حتى MM/PBSA يفشل في الإنتروبي غالباً.

لماذا؟ — لماذا لا يجوز ملء عمود «IC50 predicted» من درجة الالتحام في ورقة فرز؟

لأن التحويل يتطلّب (1) الدرجة = ΔG°، وهو باطل، (2) ΔG° ↔ Kd لارتباط 1:1 في اتزان، (3) Kd = IC50، وهو باطل دون شروط Cheng–Prusoff ومقايسة ارتباط لا مقايسة وظيفية معقّدة. ثلاثة فروض خاطئة لا تُنتج عموداً علمياً. اترك IC50 للمقايسة.

ماذا لو؟ — ماذا لو كان IC50 = 50 nM في مقايسة خلوية ودرجة docking سيئة، فحذفت المركب من المناقشة؟

قد تكون المقايسة الخلوية غير مباشرة (off-target، تراكّم، مستقلَب نشط)، أو الهيئة خاطئة والموقع خاطئ، أو الدالة تكره كيمياء نشطة. لا تُسقط قياساً لصالح درجة. اعكس السؤال: إن صحّ النشاط، فالـ docking فشل في تفسيره — وهذا أعقد وأهم من هيئة جميلة لمركّب غير مقيس.

تمرين

Kd = 100 nM عند 298 K لارتباط 1:1. احسب ΔG° تقريباً بالكيلو كالوري/مول، ثم اشرح لماذا لا تتوقع أن تُساوي درجة Vina هذه القيمة.

مواضيع مرتبطة