Amerikanische Gesellschaft für Hirudotherapie

Die Rolle der Insertionsschleife um Tryptophan 148 in der Aktivität von Thrombin

The role of the insertion loop around tryptophan 148 in tthe activity of thrombin.

In-vitro-Studie in der Zeitschrift Biochemistry (1996)

Zuletzt aktualisiert: 18. Juni 2026Geprüft von: ASH Editorial Board
Forschungsartikel — EvidenzübersichtArtikelreferenz
Evidenz: In-vitro-/LaborstudieArzneimittelentwicklungSpeichel-PharmakologieDiBella et al. · Biochemistry, 1996

Abstract

Thrombin has trypsin-like specificity for Arg-Xaa and Lys-Xaa peptide bonds; however, it is much more specific than trypsin, cleaving far fewer peptide bonds in macromolecular substrates. To probe the nature of the specificity of thrombin, a mutant has been constructed in which the Trp148 loop of thrombin has been replaced with the same loop of bovine trypsin. This mutant was expressed in Escherichia coli as prethrombin-2(148) using a T7 expression system previously described for wild-type prethrombin-2 [DiBella et al. (1995) J. Biol. Chem. 270, 163-169]. After refolding and purification, prethrombin-2(148) was activated to thrombin(148) with Echis carinatus snake venom. The k(cat)/K(m) for the release of fibrinopeptide A from fibrinogen was 4.5 +/- 0.5 microM(-1)s(-1) for thrombin(148), which was approximately 20% of that of recombinant thrombin (25 +/- 2.0 microM(-1)s(-1)). Thrombin(148) was inhibited less well by hirudin with a K(i) of 500 pM compared to a value of 12 pM determined for recombinant thrombin. The mutant thrombin was also compared to trypsin and wild-type recombinant thrombin for the ability to cleave small peptide substrates. The Michaelis constants (K(m)) were found to be between 5- and 10-fold higher for thrombin(148) relative to wild-type recombinant thrombin, although the catalytic constants (k(cat)) for thrombin(148) and recombinant thrombin remained relatively unchanged for all three substrates. Thrombin(148) had a specificity constant (k(cat)/K(m)) 2-fold higher for the hydrolysis of H-D-phenyalanyl-L- pipecolyl-L-arginine-p-nitroaniline (a thrombin substrate) than that of trypsin. For N-benzoyl-L-isoleucyl-L-glutamylglycyl-L-arginine- p-nitroaniline (a trypsin substrate) and N-carbobenzoxyglycylprolyl-L-arginine-p-nitroaniline (a substrate for both enzymes), the specificity constants for trypsin were 1000- and 16-fold higher, respectively. Although replacement of the Trp(148) loop does not yield an enzyme with more trypsin-like specificity, the Trp(148) loop is important in the substrate binding and specificity of thrombin (on the basis of K(m) and K(i)).

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.

PublikationstypJournal ArticleResearch Support, U.S. Gov't, P.H.S.
Indexierte MeSH-BegriffeAmino Acid SequenceAnimalsBase SequenceBinding SitesCattleDNAEnzyme PrecursorsEscherichia coliIn Vitro TechniquesKineticsModels, MolecularMolecular Sequence Data

Zusammenfassung

Zur Untersuchung der Thrombin-Spezifität wurde die Trp148-Schleife durch jene von Rindertrypsin ersetzt und die Mutante als Präthrombin-2(148) in Escherichia coli exprimiert. Nach Rückfaltung und Aktivierung mit Echis-carinatus-Gift betrug kcat/Km für die Freisetzung von Fibrinopeptid A aus Fibrinogen 4,5 ± 0,5 µM⁻¹s⁻¹, etwa 20 % des rekombinanten Thrombins (25 ± 2,0 µM⁻¹s⁻¹). Thrombin(148) wurde durch Hirudin schlechter gehemmt (Ki 500 pM gegenüber 12 pM beim rekombinanten Thrombin); die Autoren schlussfolgern, dass die Trp148-Schleife für Substratbindung und Spezifität wichtig ist.

Warum dies für die Hirudotherapie relevant ist

DiBella et al. (1996, Biochemistry) untersuchten die Substratspezifität des Thrombins, indem sie eine Mutante konstruierten, bei der die Trp148-Insertionsschleife des Thrombins durch die entsprechende Schleife des Rindertrypsins ersetzt wurde; die Mutante behielt insgesamt eine thrombinähnliche Spezifität, zeigte aber eine veränderte Kinetik und wurde bemerkenswerterweise von hirudin weit weniger gut gehemmt (Ki ~500 pM) als rekombinantes Thrombin (Ki ~12 pM), was auf eine Rolle der Trp148-Schleife bei der Substratbindung und Spezifität hindeutet. Für ASH ist dies grundlegende Biochemie hinter der Geschichte des Blutegel-Antikoagulans: hirudin, der charakteristische Thrombininhibitor des medizinischen Blutegels, wird hier als molekulare Sonde verwendet, und der starke Verlust der Hemmung beim Schleifenaustausch hilft zu kartieren, wie hirudin Thrombin erkennt und blockiert — die Grundlage der blutegelbasierten Antikoagulation. Ehrliche Einschränkung: Dies ist eine enzymologische/proteintechnische In-vitro-Studie mit rekombinanten Proteinen, keine klinische oder auch nur tierexperimentelle Untersuchung der Hirudotherapie, und die hirudin-Daten sind ein mechanistisches Auslesesignal und kein Beleg für einen therapeutischen Effekt.

Verwandte Verbindungen im ASH-Register

Aus dem Blutegel stammende Moleküle und aus Hirudin abgeleitete Arzneimittel, die zum Thema dieser Arbeit gehören, jeweils mit vollständigem Profil im ASH-Verbindungsregister:

Zitation

The role of the insertion loop around tryptophan 148 in tthe activity of thrombin.

DiBella et al. · Biochemistry, 1996

Verwandter klinischer Kontext

Verwandte Forschungsarbeiten

Zur ASH-Bibliothek hinzugefügt: 28. Mai 2026 · Letzte Aktualisierung der Website: 18. Juni 2026

Diese Website stellt Bildungsinformationen bereit und ist weder eine medizinische Beratung noch eine Diagnose oder Behandlungsempfehlung. Die medizinische Blutegeltherapie ist mit klinisch relevanten Risiken verbunden und sollte ausschließlich von qualifizierten Klinikerinnen und Klinikern unter institutionell genehmigten Protokollen durchgeführt werden. Die FDA-510(k)-Freigabe für medizinische Blutegel ist auf bestimmte Indikationen beschränkt; experimentelle und Off-Label-Diskussionen werden entsprechend gekennzeichnet. Für patientenspezifische Beratung wenden Sie sich an eine qualifizierte Gesundheitsfachkraft.