The role of the insertion loop around tryptophan 148 in tthe activity of thrombin.
Research article published in 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 sourced from PubMed (NCBI) for the cited record. See the original publication for the authoritative version.
Zusammenfassung
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...
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.
Zitation
The role of the insertion loop around tryptophan 148 in tthe activity of thrombin.
DiBella et al. · Biochemistry, 1996
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Zur ASH-Bibliothek hinzugefügt: May 28, 2026 · Letzte Aktualisierung der Website: June 18, 2026