动力学实验可测定未标记化合物的解离速率常数(解离速率)和结合速率常数(结合速率)。将标记配体与未标记配体混合,并随时间测量标记配体的结合情况。将其拟合至下文所述的相应模型,将标记配体的速率常数约束为由其他实验确定的常数值,并拟合未标记化合物的速率常数。
若仅使用单一浓度的标记配体和放射性配体,很难以合理的精度测定速率常数。但若在两种(或更多)浓度的未标记配体下测量动力学参数,结果将精确得多。
创建一个XY数据表。在X轴输入时间(单位:分钟),在Y轴输入特异性结合率(单位:cpm)。在A列输入一种浓度的无标记配体结合数据,在B列输入另一种浓度,依此类推。在列标题中输入浓度(单位:nM)。
从特异性结合数据表中,点击“分析”,选择“非线性回归”,选择“动力学结合方程”面板,并选择“竞争性结合动力学”。
将 k1 和 k2 约束为根据结合动力学实验确定的常数值。k1 是热配体的结合速率常数(单位为 M⁻¹ min⁻¹),k2 是其解离速率常数(单位为 min⁻¹)。
同时将 L 约束为一个常数,其值等于标记配体的浓度(单位为 nM)。
I 被约束为一个列常数,其值来自列标题。
KA = K1*L*1E-9 + k2
KB = K3*I*1e-9 + K4
S=SQRT((KA-KB)^2+4*K1*K3*L*I*1e-18)
KF = 0.5 * (KA + KB + S)
KS = 0.5 * (KA + KB - S)
DIFF=KF - KS
Q=Bmax*K1*L*1e-9/DIFF
Y=Q*(k4*DIFF/(KF*KS)+((K4-KF)/KF)*exp(-KF*X)-((K4-KS)/KS)*exp(-KS*X))

k3 是未标记配体的结合速率常数,单位为 M⁻¹ min⁻¹。
k4 是未标记配体的解离速率常数,单位为 min⁻¹。
Bmax 是受体的总数。可将其保留为变量,或设为从其他实验中已知的常数。Bmax 是在极高浓度的放射性配体下达到平衡时的最大结合量。它通常远大于实验中观察到的任何结合量。
这三个参数被设为共享,因此 Prism 会为所有数据集拟合这三个参数各自的一个值。
•该方程未考虑配体耗竭效应。其假设仅有极小比例的放射性配体与受体结合,因此放射性配体的游离浓度与添加浓度非常接近。
•只有在早期时间点拥有大量数据点时,该方法才能给出可靠的结果。
•K4/K3 比值为冷配体的平衡解离常数(单位为摩尔)。应将该值(通过动力学测定)与通过平衡竞争测定的相同值进行比较。
Pharmechanics 已对该方程进行调整,以两种方式扩展了竞争性结合动力学的分析:
•处理受体、热化合物和冷化合物不同添加顺序的情况。竞争性结合动力学方程的设计基于最常用的检测格式,即受体同时暴露于两种配体,也就是受体最后加入。但在某些情况下,试剂的添加顺序会有所不同,例如受体与未标记化合物或标记配体的预孵育
•处理解离速率快的化合物。 竞争性结合动力学方程最初是为解离速度足够慢的未标记配体设计的,这种情况下拟合结果能提供合理的动力学参数估计。当未标记配体解离迅速时,往往会导致模糊拟合,因为配体达到平衡的速度过快,使得原有的动力学假设不再适用。在此情况下,采用假设未标记配体与游离受体快速达到平衡的方程,能更好地拟合数据。
该方法由Motulsky和Mahan在《分子药理学》(Molecular Pharmacology)1984年第25卷第1-9页中描述。