Amerikanische Gesellschaft für Hirudotherapie

Mutagenesis studies toward understanding allostery in thrombin.

Research article published in Biochemistry (2009)

Zuletzt aktualisiert: June 18, 2026Geprüft von: ASH Editorial Board
Forschungsartikel – EvidenzreviewArtikelreferenz
Evidence: Research reportArzneimittelentwicklungSpeichel-PharmakologieQureshi et al. · Biochemistry, 2009

Abstract

The binding of thrombomodulin (TM) to exosite-1 and the binding of Na(+) to 225-loop allosterically modulate the catalytic activity and substrate specificity of thrombin. To determine whether the conformation of these two cofactor-binding loops are energetically linked to each other and to the active site, we rationally designed two thrombin mutants in which either the 70-80 loop of exosite-1 or the 225-loop of the Na(+)-binding site was stabilized by an engineered disulfide bond. This was possible by replacing two residues, Arg-67 and Ile-82, in the first mutant and two residues, Glu-217 and Lys-224, in the second mutant with Cys residues. These mutants were expressed in mammalian cells as monomeric molecules, purified to homogeneity and characterized with respect to their ability to bind TM and Na(+) by kinetic and direct binding approaches. The Cys-67/Cys-82 mutant did not bind TM and exhibited a normal amidolytic activity, however, the activity of Cys-217/Cys-224 was dramatically impaired, though TM interacted with this mutant with >20-fold elevated K(D) to partially restore its activity. Both mutants exhibited approximately 2-3-fold higher K(D) for interaction with Na(+), and neither mutant clotted fibrinogen or activated protein C in the presence of TM. Both mutants interacted with heparin with a normal affinity. These results suggest that, while exosite-2 of thrombin is an independent cofactor binding-site, both Na(+)-binding and exosite-1 are energetically linked. Further studies with the fluorescein labeled Cys-195 mutant of thrombin revealed that the catalytic residue of thrombin is modulated by Na(+), but TM has no effect on the conformation of this residue.

Abstract sourced from PubMed (NCBI) for the cited record. See the original publication for the authoritative version.

Publication typeJournal ArticleResearch Support, N.I.H., Extramural
Indexed MeSH termsAllosteric RegulationAnimalsCatalytic DomainCattleCricetinaeDisulfidesEnzyme ActivationHeparinHumansKineticsModels, MolecularMutagenesis

Zusammenfassung

The binding of thrombomodulin (TM) to exosite-1 and the binding of Na(+) to 225-loop allosterically modulate the catalytic activity and substrate specificity of thrombin. To determine whether the conformation of these two cofactor-binding loops are energetically linked to each other and to the...

Warum dies für die Hirudotherapie relevant ist

Diese Studie nutzte rational designte Thrombinmutanten mit eingebauten Disulfidbrücken, um zu untersuchen, ob Exosite-1 (Thrombomodulin-Bindung), die Na+-bindende 225-Schleife und das aktive Zentrum energetisch gekoppelt sind, und fand dabei, dass Na+-Bindung und Exosite-1 konformationell gekoppelt sind, während Exosite-2 (Heparin-Bindung) unabhängig funktioniert. Diese Arbeit ist für das Fachgebiet der ASH indirekt relevant, da Thrombin das primäre Ziel von Hirudin aus dem Blutegel-Sekretom ist, und die allosterische Kommunikation zwischen Exosite-1 und dem aktiven Zentrum unmittelbar Aufschluss darüber gibt, wie Hirudin die Fibrinogen-Erkennungsstelle des Thrombins bindet. Die Einschränkung besteht darin, dass die Studie keinerlei blutegelstämmige Moleküle, Hirudin oder Sekretom-Komponenten beinhaltet – es handelt sich um eine Untersuchung aus dem Bereich Protein-Engineering/Kinetik mit Hilfe von in Säugerzellen exprimierten Mutanten –, und die Verbindung zur Hirudotherapie rein konzeptuell über das gemeinsame Zielmolekül Thrombin besteht.

Zitation

Mutagenesis studies toward understanding allostery in thrombin.

Qureshi et al. · Biochemistry, 2009

Verwandter klinischer Kontext

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

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