Amerikanische Gesellschaft für Hirudotherapie

Na-binding modes involved in thrombin's allosteric response as revealed by molecular dynamics simulations, correlation networks and Markov modeling

Research article published in Physical chemistry chemical physics : PCCP (2019)

Zuletzt aktualisiert: 18. Juni 2026Geprüft von: ASH Editorial Board
Forschungsartikel — EvidenzübersichtArtikelreferenz
Evidenz: ForschungsberichtArzneimittelentwicklungSpeichel-PharmakologieXiao et al. · Physical chemistry chemical physics : PCCP, 2019

Abstract

The monovalent sodium ion (Na+) is a critical modulator of thrombin. However, the mechanism of thrombin's activation by Na+ has been widely debated for more than twenty years. Details of the linkage between thrombin and Na+ remain vague due to limited temporal and spatial resolution in experiments. In this work, we combine microsecond scale atomic-detailed molecular dynamics simulations with correlation network analyses and hidden Markov modeling to probe the detailed thermodynamic and kinetic picture of Na+-binding events and their resulting allosteric responses in thrombin. We reveal that ASP189 and ALA190 comprise a stable Na+-binding site (referred as "inner" Na+-binding site) along with the previously known one (referred as "outer" Na+-binding site). The corresponding newly identified Na+-binding mode introduces significant allosteric responses in thrombin's regulatory regions by stabilizing selected torsion angles of residues responsive to Na+-binding. Our Markov model indicates that the bound Na+ prefers to transfer between the two Na+-binding sites when an unbinding event takes place. These results suggest a testable hypothesis of a substrate-driven Na+ migration (ΔG ∼ 1.7 kcal mol-1) from the "inner" Na+-binding site to the "outer" one during thrombin's catalytic activities. The binding of a Na+ ion at the "inner" Na+-binding site should be inferred as a prerequisite for thrombin's efficient recognition to the substrate, which opens a new angle for our understanding of Na+-binding's allosteric activation on thrombin and sheds light on detailed processes in thrombin's activation.

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.

PublikationstypJournal Article
Indexierte MeSH-BegriffeAllosteric RegulationBinding SitesIonsKineticsMarkov ChainsModels, MolecularMolecular Dynamics SimulationProtein BindingProtein Structure, SecondarySodiumThermodynamicsThrombin

Zusammenfassung

Combining microsecond molecular dynamics, correlation networks and hidden Markov modeling, the authors identify a second "inner" sodium-binding site in thrombin and propose that Na+ migration to the known "outer" site (ΔG ~1.7 kcal/mol) accompanies substrate recognition.

Kontext

Diese computergestützte Studie kombinierte Molekulardynamiksimulationen im Mikrosekundenmaßstab mit Korrelationsnetzwerkanalysen und Hidden-Markov-Modellierung, um Natriumbindungsereignisse und die daraus resultierenden allosterischen Reaktionen in Thrombin zu untersuchen. Die Forscher identifizierten eine neuartige „innere" Natriumbindungsstelle (ASP189, ALA190) neben der bereits bekannten „äußeren" Stelle und schlugen vor, dass die Migration von Na+ zwischen diesen Stellen während der katalytischen Aktivität einen substratgetriebenen Prozess darstellt, der für die effiziente Substraterkennung wesentlich ist. Der Abstract erwähnt weder Blutegel, Hirudotherapie, Hirudin noch andere aus Blutegeln gewonnene Verbindungen, und die Arbeit ist vollständig theoretisch.

Zitation

Literaturangabe (Vancouver-Stil)

Xiao J, Salsbury FR. Na-binding modes involved in thrombin's allosteric response as revealed by molecular dynamics simulations, correlation networks and Markov modeling. Phys Chem Chem Phys. 2019;21(8):4320-4330. doi:10.1039/c8cp07293k. PMID: 30724273

Die bibliografischen Angaben (Autoren, Band, Seiten, DOI) stammen aus dem PubMed-Eintrag.

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

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