Die Doppelrolle der anionenbindenden Exosite-I des Thrombins bei der Erkennung und Spaltung des proteaseaktivierten Rezeptors 1

The role of thrombin anion-binding exosite-I in the recognition and cleavage of the extracellular domain of the seven transmembrane domain thrombin receptor (PAR1) was determined using site-directed mutagenesis. Basic residues in anion-binding exosite-I (Arg35, Arg36, Arg67, Arg73, Arg75, Arg77A, Lys81, Lys109, Lys110 and Lys149E) were substituted with glutamines and the resultant recombinant mutant thrombins were used to determine kinetic parameters for the cleavage of a peptide (PAR38-60) based on the PAR1 extracellular domain. Compared with wild-type thrombin, replacement of Arg67 and Arg73 had a dramatic effect on the cleavage of PAR38-60 (k(cat)/K(m) = 1.8 x 10(6) and 4.6 x 10(6) vs 9.2 x 10(7) M(-1).s(-1)), whereas the remaining mutations of the anion-binding exosite-I of thrombin had a less pronounced effect, with k(cat)/K(m) values ranging from 3.3 x 10(7) M(-1). s(-1) (R77(a)Q) to 5.8 x 10(7) M(-1).s(-1) (K109Q). The ability of thrombin mutants to activate platelets paralleled that of PAR38-60 cleavage, whereas their ability to clot fibrinogen differed profoundly, as did their susceptibility to hirudin inhibition. Results are interpreted with respect to known interactions of thrombin with thrombomodulin, hirudin, rhodniin and heparin cofactor II. We conclude that the basic residues of anion-binding exosite-I contribute significantly to enhancing the rate of complex formation in two ways; the first (general) ensures electrostatic steering of ligands with complementary electrostatic fields, the second (specific) involves a combination of molecular contacts within the complex that is unique for each ligand.

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.

Mittels ortsgerichteter Mutagenese wurde die Rolle der anionenbindenden Exosite-I von Thrombin bei der Spaltung des PAR1-Peptids PAR38-60 untersucht. Mutationen von Arg67 und Arg73 senkten die kcat/Km-Werte drastisch auf 1,8 × 10^6 bzw. 4,6 × 10^6 M^-1·s^-1 (Wildtyp: 9,2 × 10^7); weitere Mutationen zeigten 3,3 × 10^7 bis 5,8 × 10^7 M^-1·s^-1. Die Plättchenaktivierung entsprach der PAR38-60-Spaltung; Fibrinogengerinnung und Hemmbarkeit durch Hirudin wichen ab. Die Autoren schließen, dass basische Reste wesentlich zur schnelleren Komplexbildung beitragen (elektrostatische Steuerung und spezifische Kontakte).

Erfahren Sie, wie diese Forschung mit der klinischen Praxis verknüpft ist

Weitere begutachtete Studien in der Kategorie „Arzneimittelentwicklung“.

• Hirudotherapie in Medizin und Zahnmedizin — Jha K et al. (2015)
• Blutegeltherapie: eine Geschichte — Hyson J (2005)
• Hirudine der asiatischen medizinischen Blutegelart Hirudinaria manillensis: gleich und doch verschieden — Lukas P et al. (2019)
• Transcriptomic analysis of the salivary gland of medicinal leech Hirudo nipponia — Lu Z et al. (2018)
• Molekulardynamische und pharmakologische Untersuchungen an durch Protein-Engineering erzeugten Hirudin-Varianten von Hirudinaria manillensis und Hirudo medicinalis — Sun Y et al. (2022)
• Zellfreie Synthese der Hirudin-Variante 1 des blutsaugenden Egels Hirudo medicinalis — Wüstenhagen D et al. (2020)
• Produktion von Hirudin-Varianten durch gentechnisch veränderte mikrobielle Zellfabriken — Zhang J, Lan N (2018)
• Hirudin bei heparininduzierter Thrombozytopenie — Lubenow N, Greinacher A (2002)
• Hirudin verbessert die diabetische Nephropathie durch Hemmung der Gsdmd-vermittelten Pyroptose — Han J et al. (2023)
• Hirudin als alternatives Antikoagulans – eine historische Übersicht — Markwardt F (2002)

Alle von der ASH analysierten Studien →