Molekulare Grundlage der Aktivierung von langsamem Thrombin durch Thrombomodulin

BACKGROUND: Coagulation is a highly regulated process where the ability to prevent blood loss after injury is balanced against the maintenance of blood fluidity. Thrombin is at the center of this balancing act. It is the critical enzyme for producing and stabilizing a clot, but when complexed with thrombomodulin (TM) it is converted to a powerful anticoagulant. Another cofactor that may play a role in determining thrombin function is the monovalent cation Na(+). Its apparent affinity suggests that half of the thrombin generated is in a Na(+)-free 'slow' state and half is in a Na(+)-coordinated 'fast' state. While slow thrombin is a poor procoagulant enzyme, when complexed to TM it is an effective anticoagulant. METHODS: To better understand this molecular transformation we solved a 2.4 A structure of thrombin complexed with EGF domains 4-6 of TM in the absence of Na(+) and other cofactors or inhibitors. RESULTS: We find that TM binds as previously observed, and that the thrombin component resembles structures of the fast form. The Na(+) binding loop is observed in a conformation identical to the Na(+)-bound form, with conserved water molecules compensating for the missing ion. Using the fluorescent probe p-aminobenzamidine we show that activation of slow thrombin by TM principally involves the opening of the primary specificity pocket. CONCLUSIONS: These data show that TM binding alters the conformation of thrombin in a similar manner as Na(+) coordination, resulting in an ordering of the Na(+) binding loop and an opening of the adjacent S1 pocket. We conclude that other, more subtle subsite changes are unlikely to influence thrombin specificity toward macromolecular substrates.

Abstract aus PubMed (NCBI) für den zitierten Eintrag, in der Originalsprache wiedergegeben. Maßgeblich ist die Fassung der Originalpublikation.

Das Abstract wird nicht übersetzt, damit die eigene Wortwahl der Autoren erhalten bleibt.

In dieser kristallographischen Studie wurde die 2,4-Å-Struktur von Thrombin im Komplex mit den EGF-Domänen 4–6 des Thrombomodulins (TM) ohne Na+ gelöst. Das Thrombin ähnelt der schnellen Form, mit der Na+-Bindungsschleife in Na+-gebundener Konformation und konservierten Wassermolekülen, die das Ion kompensieren. Mit p-Aminobenzamidin zeigen die Autoren, dass die Aktivierung von langsamem Thrombin durch TM vor allem die Öffnung der primären Spezifitätstasche umfasst. Die Autoren schlussfolgern, dass TM die Thrombinkonformation ähnlich wie Na+ verändert, die Na+-Schleife ordnet und die S1-Tasche öffnet.

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