Design of potent bivalent thrombin inhibitors based on hirudin sequence: incorporation of nonsubstrate-type active site inhibitors
Research article published in Biochemistry (1994)
Abstract
Hirudin from medicinal leech is the most potent and specific thrombin inhibitor from medicinal leech with a K(i) value of 2.2 x 10(-14) M. It consists of an active site blocking moiety, hirudin1-48, a fibrinogen-recognition exo-site binding moiety, hirudin55-65, and a linker, hirudin49-54, connecting these inhibitor moieties. Synthetic inhibitors were designed based on the C-terminal portion of hirudin. The bulky active site blocking moiety, hirudin1-48, was replaced by small nonsubstrate-type active site inhibitors of thrombin, e.g., dansyl-Arg-(D-pipecolic acid). The linker moiety was replaced by omega-amino acids of (12-aminododecanoic acid)-(4-aminobutyric acid), and hirudin55-65 was used as a fibrinogen-recognition exo-site binding moiety in most of the inhibitors. The crystal structure of the inhibitor in complex with human alpha-thrombin showed that dansyl, Arg, and D-pipecolic acid of the active site blocking moiety occupy S3, S1, and S2 subsites of thrombin, respectively, and were therefore designated as P3, P1, and P2 residues. The use of dansyl-Arg-(D-pipecolic acid) improved the affinity (K(i)) of the inhibitor 10-100-fold (down to 1.70 x 10(-11) M) compared to that of the similar compounds having D-Phe-Pro-Arg as their substrate-type inhibitor moiety (K(i) = 10(-9)-10(-10) M). The linker connected to P2 residue eliminated the scissile peptide bond. The inhibitor was also stable against human plasma proteases. Further inhibitor design revealed that the toxic dansyl group could be replaced by 4-tert-butylbenzenesulfonyl group and 1- or 2-naphthalenesulfonyl group for in vivo studies.(ABSTRACT TRUNCATED AT 250 WORDS)
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.
Zusammenfassung
Replacing hirudin's bulky active-site-blocking segment with dansyl-Arg-(D-pipecolic acid), while keeping the hirudin55-65 exosite-binding tail, yielded bivalent thrombin inhibitors with Ki down to 1.70 x 10(-11) M, stable against human plasma proteases.
Warum dies für die Hirudotherapie relevant ist
Diese Studie beschreibt das rationale Design bivalenter Thrombininhibitoren, modelliert nach dem Vorbild von Hirudin – dem potentesten und spezifischsten Thrombininhibitor aus dem medizinischen Blutegel (Ki = 2,2 × 10⁻¹⁴ M) –, wobei die sperrige, das aktive Zentrum blockierende Einheit (Hirudin1–48) durch kleinere Inhibitoren vom Nichtsubstrat-Typ ersetzt und das C-terminale exosite-bindende Fragment (Hirudin55–65) beibehalten wurde. Die kristallographische Analyse bestätigte, dass die synthetischen Inhibitoren die S1-, S2- und S3-Taschen des Thrombins besetzten und Ki-Werte bis zu 1,70 × 10⁻¹¹ M erreichten, mit verbesserter Plasma-Protease-Stabilität sowie der Identifizierung weniger toxischer Gruppenersetzungen für potenzielle In-vivo-Studien. Die Studie ist rein in vitro durchgeführt, ohne Beteiligung von Blutegeln oder Hirudotherapie.
Verwandte Verbindungen im ASH-Register
Aus dem Blutegel stammende Moleküle und aus Hirudin abgeleitete Arzneimittel, die zum Thema dieser Arbeit gehören, jeweils mit vollständigem Profil im ASH-Verbindungsregister:
Zitation
Literaturangabe (Vancouver-Stil)
Tsuda Y, Cygler M, Gibbs BF, Pedyczak A, Féthière J, Yue SY, et al. Design of potent bivalent thrombin inhibitors based on hirudin sequence: incorporation of nonsubstrate-type active site inhibitors. Biochemistry. 1994;33(48):14443-14451. doi:10.1021/bi00252a010. PMID: 7981204
Die bibliografischen Angaben (Autoren, Band, Seiten, DOI) stammen aus dem PubMed-Eintrag.
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Zur ASH-Bibliothek hinzugefügt: 27. Mai 2026 · Letzte Aktualisierung der Website: 18. Juni 2026