Amerikanische Gesellschaft für Hirudotherapie

Deciphering the role of the electrostatic interactions involving Gly70 in eglin C by total chemical protein synthesis

Structural biology study published in Biochemistry (2000)

Zuletzt aktualisiert: 18. Juni 2026Geprüft von: ASH Editorial Board
Forschungsartikel — EvidenzübersichtArtikelreferenz
Evidenz: Präklinisch (tierexperimentell)Speichel-PharmakologieLu WY et al. · Biochemistry, 2000

Abstract

Eglin c from the leech Hirudo medicinalis is a potent protein inhibitor of many serine proteinases including chymotrypsin and subtilisins. Unlike most small protein inhibitors whose solvent-exposed enzyme-binding loop is stabilized primarily by disulfide bridges flanking the reactive-site peptide bond, eglin c possesses an enzyme-binding loop supported predominantly by extensive electrostatic/H-bonding interactions involving three Arg residues (Arg48, Arg51, and Arg53) projecting from the scaffold of the inhibitor. As an adjacent residue, the C-terminal Gly70 participates in these interactions via its alpha-carboxyl group interacting with the side chain of Arg51 and the main chain of Arg48. In addition, the amide NH group of Gly70 donates an H-bond to the carbonyl C=O groups of Arg48 and Arg51. To understand the structural and functional relevance of the electrostatic/H-bonding network, we chemically synthesized wild-type eglin c and three analogues in which Gly70 was either deleted or replaced by glycine amide (NH(2)CH(2)CONH(2)) or by alpha-hydroxylacetamide (HOCH(2)CONH(2)). NMR analysis indicated that the core structure of eglin c was maintained in the analogues, but that the binding loop was significantly perturbed. It was found that deletion or replacement of Gly70 destabilized eglin c by an average of 2.7 kcal/mol or 20 degrees C in melting temperature. As a result, these inhibitors become substrates for their target enzymes. Binding assays on these analogues with a catalytically incompetent subtilisin BPN' mutant indicated that loss or weakening of the interactions involving the carboxylate of Gly70 caused a decrease in binding by approximately 2 orders of magnitude. Notably, for all four synthetic inhibitors, the relative free energy changes (DeltaDeltaG) associated with protein destabilization are strongly correlated (slope = 0.94, r(2) = 0. 9996) with the DeltaDeltaG values derived from a decreased binding to the enzyme.

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 Article
Indexierte MeSH-BegriffeAmino Acid SequenceAnimalsBinding SitesChymotrypsinGlycineKineticsLeechesMolecular Sequence DataNuclear Magnetic Resonance, BiomolecularProtein DenaturationProteinsSerpinsStatic ElectricityStructure-Activity RelationshipSubtilisins

Zusammenfassung

Chemically synthesized eglin c analogues showed that deleting or replacing Gly70 destabilized the inhibitor by an average 2.7 kcal/mol, turned the inhibitors into substrates, and cut enzyme binding by about two orders of magnitude.

Warum dies für die Hirudotherapie relevant ist

Diese Forschungsarbeit nutzte die totale chemische Proteinsynthese, um die strukturelle Rolle von Gly70 in Eglin c zu verstehen, einem potenten Serinproteinase-Inhibitor aus dem medizinischen Blutegel (Hirudo medicinalis). Die Studie zeigte, dass Gly70 für die strukturelle Stabilität und Bindungsaffinität des Inhibitors entscheidend ist, indem es an einem elektrostatischen und Wasserstoffbrücken-Netzwerk partizipiert. Das Verständnis dieser strukturellen Dynamik ist für diejenigen wertvoll, die sich für grundlegendes Protein-Engineering und die Stabilität von aus Blutegeln gewonnenen Biotherapeutika interessieren. Die Einschränkung besteht darin, dass es sich um eine hochspezialisierte biophysikalische In-vitro-Studie handelt, die sich ausschließlich auf Proteinstruktur und -kinetik konzentriert, ohne jedwede direkte klinische oder Gesamtorganismus-Hirudotherapie-Anwendung.

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

Literaturangabe (Vancouver-Stil)

Lu WY, Starovasnik MA, Dwyer JJ, Kossiakoff AA, Kent SB, Lu W. Deciphering the role of the electrostatic interactions involving Gly70 in eglin C by total chemical protein synthesis. Biochemistry. 2000;39(13):3575-3584. doi:10.1021/bi992292q. PMID: 10736156

Die bibliografischen Angaben (Autoren, Band, Seiten, DOI) stammen aus dem PubMed-Eintrag.

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

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