Probing intermolecular backbone H-bonding in serine proteinase-protein inhibitor complexes
Research article published in Chemistry & biology (1999)
Abstract
BACKGROUND: Intermolecular backbone H-bonding (N-H.O=C) is a common occurrence at the interface of protein-protein complexes. For instance, the amide NH groups of most residues in the binding loop of eglin c, a potent serine proteinase inhibitor from the leech Hirudo medicinalis, are H-bonded to the carbonyl groups of residues in the target enzyme molecules such as chymotrypsin, elastase and subtilisins. We sought to understand the energetic significance of these highly conserved backbone-backbone H-bonds in the enzyme-inhibitor complexes. RESULTS: We synthesized an array of backbone-engineered ester analogs of eglin c using native chemical ligation to yield five inhibitor proteins each containing a single backbone ester bond from P3 to P2' (i.e. -CONH-to -COO-). The structure at the ligation site (P6-P5) is essentially unaltered as shown by a high-resolution analysis of the subtilisin-BPN'-eglin c complex. The free-energy changes (DeltaDeltaGNH-->O) associated with the binding of ester analogs at P3, P1 and P2' with bovine alpha-chymotrypsin, subtilisin Carlsberg and porcine pancreatic elastase range from 0-4.5 kcal/mol. Most markedly, the NH-->O substitution at P2 not only stabilizes the inhibitor but also enhances binding to the enzymes by as much as 500-fold. CONCLUSIONS: Backbone H-bond contributions are context dependent in the enzyme-eglin c complexes. The interplay of rigidity and adaptability of the binding loop of eglin c seems to play a prominent role in defining the binding action.
Abstract sourced from PubMed (NCBI) for the cited record. See the original publication for the authoritative version.
Zusammenfassung
Intermolecular backbone H-bonding (N-H.O=C) is a common occurrence at the interface of protein-protein complexes.
Warum dies für die Hirudotherapie relevant ist
Diese Studie verwendete native chemische Ligation, um rückgratmodifizierte Esteranaloga von Eglin c – einem potenten Serinproteinase-Inhibitor aus dem Blutegel Hirudo medicinalis – zu synthetisieren und die energetischen Beiträge intermolekularer Rückgrat-Wasserstoffbrücken an der Enzym-Inhibitor-Grenzfläche zu untersuchen. Fünf Esteranaloga mit einzelnen Rückgrat-Modifikationen von P3 bis P2' wurden gegen bovines α-Chymotrypsin, Subtilisin Carlsberg und porzines Pankreas-Elastase getestet, wobei kontextabhängige Änderungen der freien Energie (0–4,5 kcal/mol) und eine bemerkenswerte 500-fache Bindungsverstärkung durch eine NH→O-Substitution an P2 aufgedeckt wurden. Dies ist unmittelbar relevant für das Fachgebiet der ASH, da es detaillierte Einblicke auf molekularer Ebene in den Bindungsmechanismus eines aus Blutegeln stammenden Proteinase-Inhibitors liefert. Die Einschränkung besteht darin, dass es sich um eine rein strukturelle und biophysikalisch-chemische In-vitro-Studie handelt, ohne dass therapeutische oder klinische Implikationen direkt adressiert werden; die Befunde betreffen die grundlegende Energetik von Protein-Protein-Wechselwirkungen und nicht Hirudotherapie-Anwendungen.
Zitation
Probing intermolecular backbone H-bonding in serine proteinase-protein inhibitor complexes
Lu W et al. · Chemistry & biology, 1999
Verwandter klinischer Kontext
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Zur ASH-Bibliothek hinzugefügt: May 27, 2026 · Letzte Aktualisierung der Website: 18. Juni 2026