Amerikanische Gesellschaft für Hirudotherapie

Molecular dissection of Na+ binding to thrombin.

Research article published in The Journal of biological chemistry (2004)

Zuletzt aktualisiert: 18. Juni 2026Geprüft von: ASH Editorial Board
Forschungsartikel – EvidenzreviewArtikelreferenz
Evidence: Research reportArzneimittelentwicklungSpeichel-PharmakologiePineda et al. · 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.

Publication typeJournal ArticleResearch Support, Non-U.S. Gov'tResearch Support, U.S. Gov't, P.H.S.
Indexed MeSH termsAllosteric SiteCrystallography, X-RayHumansIn Vitro TechniquesModels, MolecularMutagenesis, Site-DirectedProtein ConformationRecombinant ProteinsSodiumStatic ElectricityThermodynamicsThrombin

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

Verwandter klinischer Kontext

Zur ASH-Bibliothek hinzugefügt: May 28, 2026 · Letzte Aktualisierung der Website: 18. Juni 2026

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