Ligando

Qué es un ligando

En bioquímica y farmacología, un ligando es una sustancia, por lo general una molécula pequeña, que se une de manera específica a un punto concreto de una biomolécula y forma con ella un complejo. Ese punto recibe el nombre de sitio de unión. La biomolécula suele ser una proteína (un receptor, una enzima, un transportador), aunque también puede ser un ácido nucleico.

La palabra procede del latín ligare, atar o unir. Ligando es su gerundivo: literalmente, lo que ha de unirse. El término nació en la química de los metales y solo más tarde se trasladó a la biología.

Conviene distinguir dos papeles en toda unión de este tipo. Se llama entidad central a la molécula mayor, y ligando a la que se acopla a ella. Cuando una hormona se fija a su receptor, la hormona es el ligando y el receptor, la entidad central. El papel depende del punto de vista.

Cómo se une un ligando a su diana

La unión se rige por dos propiedades. La afinidad mide con qué fuerza queda retenido el ligando; la especificidad explica por qué reconoce unas dianas y no otras. Durante mucho tiempo se recurrió a la imagen de la llave y la cerradura, pero hoy se prefiere hablar de ajuste inducido, porque el sitio de unión y el ligando modifican un poco su forma al encontrarse (un apretón de manos más que un encaje rígido).

Casi todas estas uniones son reversibles. Se sostienen mediante enlaces débiles, como los puentes de hidrógeno, las atracciones eléctricas o las fuerzas de Van der Waals, que se hacen y se deshacen con facilidad. Unas pocas son irreversibles y dejan al ligando fijado de forma permanente.

Unirse no equivale a activar. Un ligando puede acoplarse a un receptor y ponerlo en marcha, o acoplarse y dejarlo mudo, impidiendo que otro lo active. Los primeros se comportan como agonista; los segundos, como antagonista.

Tipos de ligandos

Por su procedencia, se dividen en endógenos y exógenos. Los endógenos los fabrica el propio organismo: hormonas, neurotransmisores, factores de crecimiento, metabolitos. Los exógenos llegan de fuera, y entre ellos figuran la mayoría de los fármacos y buena parte de los tóxicos.

Otra manera de ordenarlos atiende a la diana que buscan. Hay ligandos de receptores de membrana, de receptores situados dentro de la célula, de enzimas (donde el sustrato y muchos inhibidores actúan como ligandos) y de la propia molécula de ADN.

El término conserva además un significado más antiguo en química. En los complejos de coordinación, el ligando es un ion o una molécula que se enlaza a un átomo central, casi siempre un metal, al cederle un par de electrones. Este sentido no queda lejos de la biología: el hierro del grupo hemo coordina al oxígeno, y de ese modo la hemoglobina lo transporta. El oxígeno, aquí, es el ligando.

Ligando, receptor y sustrato

Ligando y receptor no son sinónimos, sino las dos caras de una misma unión. El receptor es la macromolécula que recibe; el ligando, lo que se acopla a ella. Tampoco conviene confundir ligando con sustrato. El sustrato es el ligando que una enzima transforma en producto, de modo que todo sustrato es un ligando, pero no al revés: un inhibidor se une a la enzima sin que esta lo transforme.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra ligando?

Del verbo latino ligare, que significa atar o unir. El término se adoptó primero en la química de coordinación a comienzos del siglo XX (suele atribuirse al químico alemán Alfred Stock, hacia 1916) y después pasó a la bioquímica y la farmacología.

¿Todo ligando activa a su receptor?

No. Un ligando puede unirse y activar el receptor, comportándose como agonista, o unirse y bloquear la señal, comportándose como antagonista. Algunos, incluso, rebajan la actividad que el receptor mantiene por sí solo.

¿Es lo mismo un ligando que un sustrato?

Un sustrato es la molécula sobre la que actúa una enzima y a la que convierte en producto. Se une al sitio activo, así que funciona como ligando de esa enzima. La diferencia está en el desenlace: el sustrato se transforma, mientras que otros ligandos (un inhibidor, por ejemplo) solo se acoplan.

¿Un ligando es siempre una molécula orgánica?

No necesariamente. En química de coordinación, iones tan sencillos como el cloruro o el cianuro actúan como ligandos de un metal central. Y en el organismo, el propio oxígeno se comporta como ligando del hierro de la hemoglobina.

Referencias

1. Manual MSD, versión para profesionales. Interacciones fármaco-receptor. Consultar.
2. IUPAC. Compendium of Chemical Terminology (Gold Book): ligands. Consultar.
3. Elsevier (Farmacología de Brenner). Farmacodinámica: lo que el fármaco le hace al organismo. Consultar.
4. Real Academia Nacional de Medicina de España. Diccionario panhispánico de términos médicos: ligando. Consultar.