Costante di dissociazione

In chimica e biochimica, una costante di dissociazione è un tipo specifico di equilibrio costante che misura la tendenza di un composto a separarsi (dissociarsi) in modo reversibile in componenti più piccoli (ad esempio, un sale che si scinde negli ioni che lo compongono). La costante di dissociazione è denominata con la sigla K_d, ed è l'inverso della costante di associazione. Nel caso specifico dei sali, la costante di dissociazione è anche detta costante di ionizzazione.

In una reazione generale

$\mathrm {A} _{x}\mathrm {B} _{y}\rightleftharpoons x\mathrm {A} +y\mathrm {B}$

dove un composto A_xB_y si dissocia in x componenti A e y componenti B, la costante di dissociazione K_d è definita

$K_{d}={\frac {[A]^{x}\times [B]^{y}}{[A_{x}B_{y}]}}$

dove [A], [B] e [A_xB_y] sono rispettivamente le concentrazioni molari di A, B e del complesso A_xB_y.

Legame Proteina-Ligando

La costante di dissociazione è comunemente usata per descrivere l'affinità tra un ligando ($\mathrm {L}$) (ad esempio una droga) e una proteina ($\mathrm {P}$); essa si usa, per esempio, per descrivere quanto è forte il legame tra un ligando e una particolare proteina. Le affinità ligando-proteina sono influenzate da interazioni intermolecolari non covalenti tra le due molecole, come i legami a idrogeno, le interazioni elettrostatiche, l'idrofobia e le forze di Van der Waals. Esse possono essere influenzate anche da alte concentrazioni di altre macromolecole, il che provoca affollamento macromolecolare (macromolecular crowding). La formazione di un complesso ligando-proteina ($\mathrm {C}$) può essere descritta come un processo a due stadi

$\mathrm {C} \rightleftharpoons \mathrm {P} +\mathrm {L}$

nel quale la corrispondente costante di dissociazione è definita come

$K_{d}={\frac {\left[\mathrm {P} \right]\left[\mathrm {L} \right]}{\left[\mathrm {C} \right]}}$

dove [$\mathrm {P}$], [$\mathrm {L}$] e [$\mathrm {C}$] rappresentano rispettivamente le concentrazioni della proteina, del ligando e del complesso. La costante di dissociazione ha unità molari (M), che corrispondono alla concentrazione del ligando [$\mathrm {L}$], alla quale il sito di legame di una particolare proteina è per metà occupato, ossia la concentrazione del ligando alla quale la concentrazione delle proteine aventi il sito occupato dal ligando [$\mathrm {C}$] eguaglia la concentrazione delle proteine aventi il sito non occupato dal ligando [$\mathrm {P}$]. Più è bassa la costante di dissociazione, più il ligando è fortemente legato, e maggiore è quindi l'affinità tra ligando e proteina. Per esempio, un ligando con una costante di dissociazione nanomolare (nM) si lega più saldamente a una particolare proteina con una costante di dissociazione micromolare ($\mu$M). Costanti di dissociazione sub-nanomolari risultanti da un'interazione di legame tra due molecole sono rare. Ciononostante, ci sono alcune importanti eccezioni. La biotina e l'avidina si legano con una costante di dissociazione di circa $10^{-15}$ M = 1 fM = 0.000001 nM. Le proteine inibitrici della ribonucleasi (ribonuclease inhibitors) possono altrettanto legarsi alla ribonucleasi con un'affinità similmente pari a $10^{-15}$ M.

La costante di dissociazione per una particolare interazione ligando-proteina può variare significativamente a seconda delle condizioni chimico-fisiche della soluzione (ad esempio, la temperatura, il pH e la concentrazione salina). Differenti condizioni portano a una modificazione della forza delle interazioni intermolecolari non covalenti che tengono insieme un particolare complesso ligando-proteina. I farmaci possono indurre effetti collaterali dannosi attraverso l'interazione con proteine con le quali non era previsto che interagissero; pertanto, molte ricerche farmaceutiche sono finalizzate a sintetizzare farmaci che si legano soltanto con le proteine bersaglio che possiedono un'alta affinità (solitamente tra 0,1 e 10 nM), oltre che ad aumentare l'affinità tra un particolare farmaco e la sua proteina bersaglio in vivo.

Definizione di pK

Il pK è il logaritmo negativo della costante di dissociazione di un composto (K):

$pK=-\log K=\log(1/K)$

Voci correlate

• Costante di dissociazione acida
• Costante di dissociazione basica
• Grado di dissociazione