Molecular dissection of Na+ binding to thrombin.
Research article published in The Journal of biological chemistry (2004)
Abstract
Na(+) binding near the primary specificity pocket of thrombin promotes the procoagulant, prothrombotic, and signaling functions of the enzyme. The effect is mediated allosterically by a communication between the Na(+) site and regions involved in substrate recognition. Using a panel of 78 Ala mutants of thrombin, we have mapped the allosteric core of residues that are energetically linked to Na(+) binding. These residues are Asp-189, Glu-217, Asp-222, and Tyr-225, all in close proximity to the bound Na(+). Among these residues, Asp-189 shares with Asp-221 the important function of transducing Na(+) binding into enhanced catalytic activity. None of the residues of exosite I, exosite II, or the 60-loop plays a significant role in Na(+) binding and allosteric transduction. X-ray crystal structures of the Na(+)-free (slow) and Na(+)-bound (fast) forms of thrombin, free or bound to the active site inhibitor H-d-Phe-Pro-Arg-chloromethyl-ketone, document the conformational changes induced by Na(+) binding. The slow --> fast transition results in formation of the Arg-187:Asp-222 ion pair, optimal orientation of Asp-189 and Ser-195 for substrate binding, and a significant shift of the side chain of Glu-192 linked to a rearrangement of the network of water molecules that connect the bound Na(+) to Ser-195 in the active site. The changes in the water network and the allosteric core explain the thermodynamic signatures linked to Na(+) binding and the mechanism of thrombin activation by Na(+). The role of the water network uncovered in this study establishes a new paradigm for the allosteric regulation of thrombin and other Na(+)-activated enzymes involved in blood coagulation and the immune response.
Abstract sourced from PubMed (NCBI) for the cited record. See the original publication for the authoritative version.
Zusammenfassung
Na(+) binding near the primary specificity pocket of thrombin promotes the procoagulant, prothrombotic, and signaling functions of the enzyme. The effect is mediated allosterically by a communication between the Na(+) site and regions involved in substrate recognition.
Warum dies für die Hirudotherapie relevant ist
Diese Studie verwendete ein Panel von 78 Alanin-Mutanten sowie Röntgenkristallstrukturen Na+-freier (langsamer) und Na+-gebundener (schneller) Thrombinformen, um den allosterischen Kern der energetisch mit der Na+-Bindung verknüpften Reste zu kartieren, wobei Asp-189, Glu-217, Asp-222 und Tyr-225 als Schlüsselkomponenten identifiziert wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass der Übergang von der langsamen zur schnellen Form die Ausbildung des Ionenpaars Arg-187:Asp-222, die optimale Orientierung von Asp-189 und Ser-195 sowie ein Wassernetzwerk umfasst, das das gebundene Na+ mit dem katalytischen Ser-195 verbindet. Die Arbeit etabliert ein neues Paradigma für die allosterische Regulation von Thrombin und anderen Na+-aktivierten Gerinnungsenzymen. EINSCHRÄNKUNG: Im Abstract werden weder Hirudin, leechstämmige Verbindungen noch Hirudotherapie erwähnt; es handelt sich um eine strukturelle/mutagenetische In-vitro-Studie ohne vertretbaren Bezug zu Blutegeln im ASH-Gebiet.
Zitation
Molecular dissection of Na+ binding to thrombin.
Pineda et al. · The Journal of biological chemistry, 2004
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Zur ASH-Bibliothek hinzugefügt: May 28, 2026 · Letzte Aktualisierung der Website: 18. Juni 2026