Molecular dynamic and pharmacological studies on protein-engineered hirudin variants of Hirudinaria manillensis and Hirudo medicinalis
Basic science / preclinical published in British journal of pharmacology (2022)
Abstract
BACKGROUND AND PURPOSE: Hirudin variants are the most powerful thrombin inhibitors discovered to date, with a lower risk of bleeding than heparin. For anticoagulation, the C-termini of hirudin variants bind to the exocite I of thrombin. Anticoagulant effects of gene-recombinant hirudin are weaker than natural hirudin for the reason of lacking tyrosine O-sulfation at C-terminus. EXPERIMENTAL APPROACH: An integrative pharmacological study was carried out using molecular dynamic, molecular biological and in vivo and in vitro experiments to elucidate the anticoagulant effects of protein-engineered hirudins. KEY RESULTS: Molecular dynamic analysis showed that modifications of the C-termini of hirudin variant 1 of Hirudo medicinalis (HV1) and hirudin variant 2 of Hirudinaria manillensis (HM2) changed the binding energy of the C-termini to human thrombin. The study indicated that Asp61 of HM2 that corresponds to sulfated Tyr63 of HV1 is critical for inhibiting thrombin activities. Further, the anticoagulant effects of HV1 and HM2 were improved when the amino acid residues adjacent to Asp61 were mutated to Asp. These improvements were prolongation of the activated partial thromboplastin time, prothrombin time and thrombin time of human blood, and decreased Ki and IC50 values. In the in vivo experiments, mutations at C-termini of HV1 and HM2 significantly changed partial thromboplastin time, prothrombin and thrombin time CONCLUSION AND IMPLICATIONS: The study indicated that the anticoagulant effects of gene-engineered HM2 are stronger than gene-engineered HV1 and HM2-E60D-I62D has the strongest effects and could be an antithrombotic with better therapeutic effects.
Abstract sourced from PubMed (NCBI) for the cited record. See the original publication for the authoritative version.
Zusammenfassung
Hirudin variants are the most powerful thrombin inhibitors discovered to date, with a lower risk of bleeding than heparin. For anticoagulation, the C-termini of hirudin variants bind to the exocite I of thrombin.
Warum dies für die Hirudotherapie relevant ist
Diese Studie untersuchte, wie Protein-Engineering und spezifische Aminosäuremutationen am C-Terminus von Hirudin-Varianten aus Hirudo medicinalis und Hirudinaria manillensis deren Bindung an menschliches Thrombin und die gesamte antikoagulatorische Aktivität in vitro und in vivo beeinflussen. Für die Hirudotherapie und die klinische Anwendung des Egel-Speichelsekretoms sind diese Ergebnisse von hoher Relevanz, da sie mechanistische Einblicke in die Überwindung der durch das Fehlen der natürlichen Tyrosin-O-Sulfatierung bedingten verminderten Wirksamkeit von rekombinantem Hirudin liefern. Durch die Identifizierung spezifischer Mutationen, die die Thrombinhemmung verstärken und die Blutgerinnungszeiten verlängern, zeigt die Forschung Wege zur Optimierung natürlich gewonnener Egel-Antikoagulanzien für die therapeutische Anwendung auf. Als ehrlicher Vorbehalt ist anzumerken, dass es sich um eine präklinische Untersuchung handelt, die Molekulardynamik und Labortiermodelle nutzt; sie befasst sich ausschließlich mit rekombinantem Protein-Engineering und nicht mit der Therapie mit lebenden Egeln, und die klinische Sicherheit oder Wirksamkeit dieser entwickelten Varianten bei tatsächlichen menschlichen Patienten ist noch nicht belegt.
Zitation
Molecular dynamic and pharmacological studies on protein-engineered hirudin variants of Hirudinaria manillensis and Hirudo medicinalis.
Sun Y et al. · British journal of pharmacology, 2022
Verwandter klinischer Kontext
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Zur ASH-Bibliothek hinzugefügt: March 18, 2026 · Letzte Aktualisierung der Website: June 18, 2026