Amerikanische Gesellschaft für Hirudotherapie

The complete N-terminal extension of heparin cofactor II is required for maximal effectiveness as a thrombin exosite 1 ligand

Research article published in BMC biochemistry (2013)

Zuletzt aktualisiert: 18. Juni 2026Geprüft von: ASH Editorial Board
Forschungsartikel – EvidenzreviewArtikelreferenz
Evidence: Research reportGenomik & ProteomikArzneimittelentwicklungSpeichel-PharmakologieBoyle AJ et al. · BMC biochemistry, 2013

Abstract

BACKGROUND: Heparin cofactor II (HCII) is a circulating protease inhibitor, one which contains an N-terminal acidic extension (HCII 1-75) unique within the serpin superfamily. Deletion of HCII 1-75 greatly reduces the ability of glycosaminoglycans (GAGs) to accelerate the inhibition of thrombin, and abrogates HCII binding to thrombin exosite 1. While a minor portion of HCII 1-75 can be visualized in a crystallized HCII-thrombin S195A complex, the role of the rest of the extension is not well understood and the affinity of the HCII 1-75 interaction has not been quantitatively characterized. To address these issues, we expressed HCII 1-75 as a small, N-terminally hexahistidine-tagged polypeptide in E. coli. RESULTS: Immobilized purified HCII 1-75 bound active α-thrombin and active-site inhibited FPR-ck- or S195A-thrombin, but not exosite-1-disrupted γT-thrombin, in microtiter plate assays. Biotinylated HCII 1-75 immobilized on streptavidin chips bound α-thrombin and FPR-ck-thrombin with similar KD values of 330-340 nM. HCII 1-75 competed thrombin binding to chip-immobilized HCII 1-75 more effectively than HCII 54-75 but less effectively than the C-terminal dodecapeptide of hirudin (mean Ki values of 2.6, 8.5, and 0.29 μM, respectively). This superiority over HCII 54-75 was also demonstrated in plasma clotting assays and in competing the heparin-catalysed inhibition of thrombin by plasma-derived HCII; HCII 1-53 had no effect in either assay. Molecular modelling of HCII 1-75 correctly predicted those portions of the acidic extension that had been previously visualized in crystal structures, and suggested that an α-helix found between residues 26 and 36 stabilizes one found between residues 61-67. The latter region has been previously shown by deletion mutagenesis and crystallography to play a crucial role in the binding of HCII to thrombin exosite 1. CONCLUSIONS: Assuming that the KD value for HCII 1-75 of 330-340 nM faithfully predicts that of this region in intact HCII, and that 1-75 binding to exosite 1 is GAG-dependent, our results support a model in which thrombin first binds to GAGs, followed by HCII addition to the ternary complex and release of HCII 1-75 for exosite 1 binding and serpin mechanism inhibition. They further suggest that, in isolated or transferred form, the entire HCII 1-75 region is required to ensure maximal binding of thrombin exosite 1.

Abstract sourced from PubMed (NCBI) for the cited record. See the original publication for the authoritative version.

Publication typeJournal ArticleResearch Support, Non-U.S. Gov't
Indexed MeSH termsAmino Acid SequenceAmino Acid SubstitutionAnimalsBinding SitesEscherichia coliHeparin Cofactor IIHirudinsHistidineHumansImmobilized ProteinsKineticsMice

Zusammenfassung

Heparin cofactor II (HCII) is a circulating protease inhibitor, one which contains an N-terminal acidic extension (HCII 1-75) unique within the serpin superfamily.

Warum dies für die Hirudotherapie relevant ist

Diese Studie exprimierte und charakterisierte die vollständige N-terminale Verlängerung (Residuen 1–75) des Heparin-Cofaktors II als Liganden der Thrombin-Exosite 1 und fand, dass dieser α-Thrombin mit KD-Werten von 330–340 nM band und dass die gesamte Region 1–75 für maximale Bindungswirksamkeit erforderlich war. Das C-terminale Dodecapeptid von Hirudin diente als Vergleichsligand und zeigte eine überlegene kompetitive Hemmung (mittlere Ki ~0,29 μM versus 2,6 μM für HCII 1–75) in Thrombin-Bindungsassays. Dies liefert indirekte Relevanz für ASHs Fachgebiet, da Thrombin-Exosite-1-Wechselwirkungen charakterisiert werden, die helfen, den Wirkmechanismus von Hirudin einzuordnen, obwohl Hirudin selbst nicht der primäre Studienfokus ist. Die Arbeit ist biochemisch und enthält keine In-vivo-Komponente.

Zitation

The complete N-terminal extension of heparin cofactor II is required for maximal effectiveness as a thrombin exosite 1 ligand

Boyle AJ et al. · BMC biochemistry, 2013

Verwandter klinischer Kontext

Zur ASH-Bibliothek hinzugefügt: May 27, 2026 · Letzte Aktualisierung der Website: 18. Juni 2026

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