Neutron and X-ray crystallographic analysis of the human α-thrombin-bivalirudin complex at pD 5.0: protonation states and hydration structure of the enzyme-product complex.
Research article published in Biochimica et biophysica acta (2013)
Abstract
The protonation states and hydration structures of the α-thrombin-bivalirudin complex were studied by joint XN refinement of the single crystal X-ray and neutron diffraction data at resolutions of 1.6 and 2.8Å, respectively. The atomic distances were estimated by carrying out X-ray crystallographic analysis at 1.25Å resolution. The complex represents a model of the enzyme-product (EP) complex of α-thrombin. The neutron scattering length maps around the active site suggest that the side chain of H57/H was deuterated. The joint XN refinement showed that occupancies for Dδ1 and Dε2 of H57/H were 1.0 and 0.7, respectively. However, no significant neutron scattering length density was observed around the hydroxyl oxygen Oγ of S195/H, which was close to the carboxylic carbon atom of dFPR-COOH. These observations suggest that the Oγ atom of S195/H is deprotonated and maintains its nucleophilicity in the EP complex. In addition to the active site, the hydration structures of the S1 subsite and the Exosite I, which are involved in the recognition of bivalirudin, are presented.
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Zusammenfassung
The protonation states and hydration structures of the α-thrombin-bivalirudin complex were studied by joint XN refinement of the single crystal X-ray and neutron diffraction data at resolutions of 1.6 and 2.8Å, respectively. The atomic distances were estimated by carrying out X-ray crystallographic...
Warum dies für die Hirudotherapie relevant ist
Diese Studie verwendete gemeinsame Röntgen- und Neutronenkristallographie, um die Protonierungszustände und die Hydratationsstruktur des menschlichen α-Thrombin–Bivalirudin-Enzym-Produkt-Komplexes mit nahezu atomarer Auflösung aufzuklären. Zu den wichtigsten Befunden gehören der Deuterierungszustand des katalytischen Histidins (H57), die offensichtliche Deprotonierung des Serin-Oγ-Nukleophils (S195) sowie die detaillierte Hydratation am S1-Subsite und an Exosite I – beides kritisch für die Bivalirudin-Erkennung. Für die ASH liefert dies strukturelle Einblicke auf atomarer Ebene, wie ein Hirudin-Derivat mit der aktiven Stelle und den Exosites von Thrombin interagiert, und vertieft das mechanistische Verständnis der von Blutegeln inspirierten Antikoagulation. EINSCHRÄNKUNG: Dies ist eine rein biophysikalische In-vitro-Studie des synthetischen Pharmazeutikums Bivalirudin; sie umfasst weder Blutegel, Gesamtspeichel noch therapeutische In-vivo-Anwendung, und ihre Relevanz beschränkt sich auf die molekulare Pharmakologie eines Hirudin-Analogons.
Zitation
Neutron and X-ray crystallographic analysis of the human α-thrombin-bivalirudin complex at pD 5.0: protonation states and hydration structure of the enzyme-product complex.
Yamada et al. · Biochimica et biophysica acta, 2013
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Zur ASH-Bibliothek hinzugefügt: May 28, 2026 · Letzte Aktualisierung der Website: June 18, 2026