Tyrosine phosphorylation of recombinant hirudin increases affinity to thrombin and antithrombotic activity
Basic science / preclinical published in Proteins (2024)
Abstract
Thrombin is one of the key enzymes of the blood coagulation system and a promising target for the development of anticoagulants. One of the most specific natural thrombin inhibitors is hirudin, contained in the salivary glands of medicinal leeches. The medicinal use of recombinant hirudin is limited because of the lack of sulfation on Tyr63, resulting in a 10-fold decrease in activity compared to native (sulfated) hirudin. In the present work, a set of hirudin derivatives was tested for affinity to thrombin: phospho-Tyr63, Tyr63(carboxymethyl)Phe, and Tyr63Glu mutants, which mimic Tyr63 sulfation and Gln65Glu mutant and lysine-succinylated hirudin, which enhance the overall negative charge of hirudin, as well as sulfo-hirudin and desulfo-hirudin as references. Using steered molecular dynamics simulations with subsequent umbrella sampling, phospho-hirudin was shown to exhibit the highest affinity to thrombin among all hirudin analogs, including native sulfo-hirudin; succinylated hirudin was also prospective. Phospho-hirudin exhibited the highest antithrombotic activity in in vitro assay in human plasma. Taking into account the modern methods for obtaining phospho-hirudin and succinylated hirudin, they are prospective as anticoagulants in clinical practice.
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
Testing hirudin derivatives designed to mimic Tyr63 sulfation or increase negative charge, the authors used molecular dynamics simulations and human plasma assays to show phospho-hirudin bound thrombin most strongly, including versus native sulfo-hirudin, and had the highest antithrombotic activity, with succinylated hirudin also promising.
Warum dies für die Hirudotherapie relevant ist
Diese Studie verwendete gelenkte Molekulardynamik-Simulationen und In-vitro-Humanplasma-Assays, um die Thrombinaffinität und antithrombotische Aktivität zwischen rekombinanten Hirudin-Derivaten – einschließlich Phospho-Tyr63, ladungsmodifizierter Mutanten und succinylierter Formen – und nativem Sulfo-Hirudin sowie Desulfo-Hirudin zu vergleichen. Die Arbeit ist direkt relevant für die Hirudotherapie und das Blutegel-Speichelsekretom: Hirudin ist der wichtigste Thrombininhibitor aus dem Speichel des medizinischen Blutegels, und die Charakterisierung, wie spezifische posttranslationale Modifikationen (insbesondere Phosphorylierung, die die native Tyr63-Sulfatierung nachahmt) Bindung und Aktivität erhöhen, könnte Hinweise für die Entwicklung potenterer rekombinanter Antikoagulanzien aus diesem Speichelprotein liefern. Die Ergebnisse sind jedoch auf computergestützte Modellierung und In-vitro-Plasma-Assays ohne tierexperimentelle oder humane klinische Daten beschränkt, und die Projektionen der Autoren zur klinischen Anwendung sind zukunftsgerichtet und nicht belegt. Eine Validierung durch In-vivo-Studien und klinische Studien wäre erforderlich, bevor therapeutische Behauptungen aufgestellt werden können.
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)
Volkova A, Semenyuk P. Tyrosine phosphorylation of recombinant hirudin increases affinity to thrombin and antithrombotic activity. Proteins. 2024;92(3):329-342. doi:10.1002/prot.26616. PMID: 37860993
Die bibliografischen Angaben (Autoren, Band, Seiten, DOI) stammen aus dem PubMed-Eintrag.
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Zur ASH-Bibliothek hinzugefügt: 18. März 2026 · Letzte Aktualisierung der Website: 1. November 2026