El papel del bucle de inserción alrededor del triptófano 148 en la actividad de la trombina
The role of the insertion loop around tryptophan 148 in tthe activity of thrombin.
Estudio in vitro en la revista Biochemistry (1996)
Resumen
Thrombin has trypsin-like specificity for Arg-Xaa and Lys-Xaa peptide bonds; however, it is much more specific than trypsin, cleaving far fewer peptide bonds in macromolecular substrates. To probe the nature of the specificity of thrombin, a mutant has been constructed in which the Trp148 loop of thrombin has been replaced with the same loop of bovine trypsin. This mutant was expressed in Escherichia coli as prethrombin-2(148) using a T7 expression system previously described for wild-type prethrombin-2 [DiBella et al. (1995) J. Biol. Chem. 270, 163-169]. After refolding and purification, prethrombin-2(148) was activated to thrombin(148) with Echis carinatus snake venom. The k(cat)/K(m) for the release of fibrinopeptide A from fibrinogen was 4.5 +/- 0.5 microM(-1)s(-1) for thrombin(148), which was approximately 20% of that of recombinant thrombin (25 +/- 2.0 microM(-1)s(-1)). Thrombin(148) was inhibited less well by hirudin with a K(i) of 500 pM compared to a value of 12 pM determined for recombinant thrombin. The mutant thrombin was also compared to trypsin and wild-type recombinant thrombin for the ability to cleave small peptide substrates. The Michaelis constants (K(m)) were found to be between 5- and 10-fold higher for thrombin(148) relative to wild-type recombinant thrombin, although the catalytic constants (k(cat)) for thrombin(148) and recombinant thrombin remained relatively unchanged for all three substrates. Thrombin(148) had a specificity constant (k(cat)/K(m)) 2-fold higher for the hydrolysis of H-D-phenyalanyl-L- pipecolyl-L-arginine-p-nitroaniline (a thrombin substrate) than that of trypsin. For N-benzoyl-L-isoleucyl-L-glutamylglycyl-L-arginine- p-nitroaniline (a trypsin substrate) and N-carbobenzoxyglycylprolyl-L-arginine-p-nitroaniline (a substrate for both enzymes), the specificity constants for trypsin were 1000- and 16-fold higher, respectively. Although replacement of the Trp(148) loop does not yield an enzyme with more trypsin-like specificity, the Trp(148) loop is important in the substrate binding and specificity of thrombin (on the basis of K(m) and K(i)).
Resumen tomado de PubMed (NCBI) para el registro citado, en el idioma original. La versión de referencia es la de la publicación original.
El resumen se deja sin traducir para conservar la redacción original de los autores.
Síntesis
Se sustituyó el bucle Trp148 de la trombina por el de la tripsina bovina y el mutante se expresó en Escherichia coli. Su kcat/Km para la liberación de fibrinopéptido A fue de 4,5 ± 0,5 µM⁻¹s⁻¹, cerca del 20 % del valor de la trombina recombinante (25 ± 2,0 µM⁻¹s⁻¹), y la hirudina lo inhibió menos (Ki 500 pM frente a 12 pM). Según los autores, el bucle Trp148 es importante para la unión al sustrato y la especificidad.
Por qué esto importa para la hirudoterapia
DiBella et al. (1996, Biochemistry) exploraron la especificidad de sustrato de la trombina mediante el diseño de un mutante en el cual el bucle de inserción Trp148 de la trombina fue reemplazado por el bucle correspondiente de la tripsina bovina; el mutante conservó en general una especificidad similar a la de la trombina, pero mostró una cinética alterada y, notablemente, fue inhibido en mucha menor medida por hirudin (Ki ~500 pM) que la trombina recombinante (Ki ~12 pM), lo que implica al bucle Trp148 en la unión y especificidad del sustrato. Para ASH, esta es la bioquímica fundamental detrás de la historia del anticoagulante de la sanguijuela: hirudin, el inhibidor de trombina característico de la sanguijuela medicinal, se utiliza aquí como una sonda molecular, y la marcada pérdida de inhibición con el intercambio del bucle ayuda a mapear cómo hirudin reconoce y bloquea la trombina — la base de la anticoagulación derivada de la sanguijuela. Advertencia honesta: se trata de un estudio de enzimología/ingeniería de proteínas in vitro que utiliza proteínas recombinantes, no de una investigación clínica ni siquiera animal de la hirudoterapia, y los datos de hirudin son un resultado mecanístico en lugar de una evidencia de efecto terapéutico.
Compuestos relacionados del registro de la ASH
Moléculas de la sanguijuela y fármacos derivados de la hirudina relacionados con el tema de este artículo, cada uno con un perfil completo en el registro de compuestos de la ASH:
Citación
The role of the insertion loop around tryptophan 148 in tthe activity of thrombin.
DiBella et al. · Biochemistry, 1996
Contexto clínico relacionado
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