研究人員開發了一種調節生物分子受體親和力和協同作用的方法

我們的生物過程依賴于通訊系統-細胞信號-觸發靶細胞內和靶細胞之間的鏈式反應以產生反應。這些通常復雜的通信的第一步是分子與細胞上或細胞內的受體結合的瞬間，促使變化觸發可觸發在系統中傳播的更多信號。從食物品嘗和呼吸中的血液氧合作用到藥物治療，受體結合是釋放多種生物學功能和反應的基本機制。

化學家凱文·普拉克斯科(Kevin Plaxco)實驗室的UC圣塔芭芭拉分校的研究人員對生物分子受體的力學產生了濃厚的興趣，這種生物分子受體在生物技術方面具有巨大的潛在應用，包括生物傳感器的設計。在《美國國家科學院院刊》上的一篇論文中，研究人員開發了一種模塊化設計方法，用于調節生物分子受體結合的兩個重要且通常相反的方面：親和力和協同作用。

該研究的主要作者加布里埃爾·奧爾特加(Gabriel Ortega)表示：“合作性和親和力之間需要權衡。” 他補充說，這種平衡行為本質上很普遍。“如果改善系統的一個特性，則很可能會使另一個特性惡化。”

因此，它也具有協同作用，這種性質與多結合位點受體對目標分子濃度的微小變化作出反應的能力有關。親和力也是如此，親和力是其結合受體所需的靶分子濃度，這與受體對最小濃度靶分子的敏感性有關。

大自然的開關

奧爾特加解釋說：“自然界希望對體內發生的所有過程進行非常嚴格的調節。” 為了做到這一點，我們的身體需要能夠區分靶分子濃度的微小變化，并且在進行合作結合的情況下，對靶標產生更劇烈，更“全有或全無”的反應。濃度變化。

奧爾特加說：“最典型的例子是血紅蛋白結合氧。” 這些蛋白質由血細胞攜帶，具有四個氧結合位點，它們在血液流經肺部時聚集。

第一個綁定事件具有最低的親和力。他說：“它的作用就像一個看門人，它吸收了很多信號，但是一旦占據了較低的親和力，其他具有較高親和力的位點就更容易結合。” 他把它比作一個連接水池的系統，其中第一個水池最深，就像一個水池。一旦飽和，其余的幾乎立即充滿。

奧爾特加說：“您希望血紅蛋白能夠在肺部時完全捕獲氧氣，然后在組織中時完全釋放氧氣。”他補充說，許多生物過程都需要這種類似數字的反應，其中受體會在信號提示的微小變化之間在幾乎完全激活或幾乎完全關閉之間穿梭。大腦和神經細胞之間的信號以這種方式運作，肌肉細胞也是如此。