Amerikanische Gesellschaft für Hirudotherapie

Molecular mapping of the thrombin-heparin cofactor II complex

Research article published in The Journal of biological chemistry (2004)

Zuletzt aktualisiert: 18. Juni 2026Geprüft von: ASH Editorial Board
Forschungsartikel – EvidenzreviewArtikelreferenz
Evidence: Research reportGenomik & ProteomikArzneimittelentwicklungSpeichel-PharmakologieFortenberry YM et al. · The Journal of biological chemistry, 2004

Abstract

We used 55 Ala-scanned recombinant thrombin molecules to define residues important for inhibition by the serine protease inhibitor (serpin) heparin cofactor II (HCII) in the absence and presence of glycosaminoglycans. We verified the importance of numerous basic residues in anion-binding exosite-1 (exosite-1) and found 4 additional residues, Gln24, Lys65, His66, and Tyr71 (using the thrombin numbering system), that were resistant to HCII inhibition with and without glycosaminoglycans. Inhibition rate constants for these exosite-1 (Q24A, K65A, H66A, Y71A) thrombin mutants (0.02-0.38 x 10(8) m(-1) min(-1) for HCII-heparin when compared with 2.36 x 10(8) m(-1) min(-1) with wild-type thrombin and 0.03-0.53 x 10(8) m(-1) min(-1) for HCII-dermatan sulfate when compared with 5.23 x 10(8) m(-1) min(-1) with wild-type thrombin) confirmed that the structural integrity of thrombin exosite-1 is critical for optimal HCII-thrombin interactions in the presence of glycosaminoglycans. However, our results are also consistent for HCII-glycosaminoglycan-thrombin ternary complex formation. Ten residues surrounding the active site of thrombin were implicated in HCII interactions. Four mutants (Asp51, Lys52, Lys145/Thr147/Trp148, Asp234) showed normal increased rates of inhibition by HCII-glycosaminoglycans, whereas four mutants (Trp50, Glu202, Glu229, Arg233) remained resistant to inhibition by HCII with glycosaminoglycans. Using 11 exosite-2 thrombin mutants with 20 different mutated residues, we saw no major perturbations of HCII-glycosaminoglycan inhibition reactions. Collectively, our results support a "double bridge" mechanism for HCII inhibition of thrombin in the presence of glycosaminoglycans, which relies in part on ternary complex formation but is primarily dominated by an allosteric process involving contact of the "hirudin-like" domain of HCII with 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'tResearch Support, U.S. Gov't, P.H.S.
Indexed MeSH termsAlanineAllosteric SiteBinding SitesDermatan SulfateDose-Response Relationship, DrugGlutamineGlycosaminoglycansHeparin Cofactor IIHistidineHumansKineticsLysine

Zusammenfassung

We used 55 Ala-scanned recombinant thrombin molecules to define residues important for inhibition by the serine protease inhibitor (serpin) heparin cofactor II (HCII) in the absence and presence of glycosaminoglycans.

Warum dies für die Hirudotherapie relevant ist

Diese Studie verwendete 55 Alanin-gescannte rekombinante Thrombinvarianten, um Reste zu definieren, die für die Inhibierung durch Heparin-Cofaktor II (HCII), ein Serpin, mit und ohne Glykosaminoglykane kritisch sind. Die Autoren identifizierten Reste im Anion-bindenden Exosite-1 des Thrombins, die für optimale HCII–Thrombin-Interaktionen essenziell sind, und schlugen einen „Doppelbrücken"-Inhibierungsmechanismus vor, der einen allosterischen Kontakt zwischen der „hirudinähnlichen" Domäne von HCII und dem Thrombin-Exosite-1 beinhaltet. Dies ist für den ASH-Bereich relevant, da das Konzept einer „hirudinähnlichen" Domäne darauf Bezug nimmt, wie das aus Blutegeln stammende Hirudin – ein potenter natürlicher Thrombininhibitor – an dieselbe Thrombin-Oberfläche bindet. Das Caveat ist, dass es sich um eine rein in-vitro Alanin-Scanning-Studie handelt, ohne dass Blutegel, Blutegelextrakte oder Hirudin getestet wurden; die Relevanz ist rein strukturell/mechanistisch durch Analogie.

Zitation

Molecular mapping of the thrombin-heparin cofactor II complex

Fortenberry YM et al. · The Journal of biological chemistry, 2004

Verwandter klinischer Kontext

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

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