La incorporación de aminoácidos no codificados en el dominio N-terminal 1-47 de la hirudina produce un inhibidor de la trombina altamente potente y selectivo
Incorporation of noncoded amino acids into the N-terminal domain 1-47 of hirudin yields a highly potent and selective thrombin inhibitor
Estudio in vitro en la revista Protein science : a publication of the Protein Society (1999)
Resumen
Hirudin is an anticoagulant polypeptide isolated from a medicinal leech that inhibits thrombin with extraordinary potency (Kd = 0.2-1.0 pM) and selectivity. Hirudin is composed of a compact N-terminal region (residues 1-47, cross-linked by three disulfide bridges) that binds to the active site of thrombin, and a flexible C-terminal tail (residues 48-64) that interacts with the exosite I of the enzyme. To minimize the sequence of hirudin able to bind thrombin and also to improve its therapeutic profile, several N-terminal fragments have been prepared as potential anticoagulants. However, the practical use of these fragments has been impaired by their relatively poor affinity for the enzyme, as given by the increased value of the dissociation constant (Kd) of the corresponding thrombin complexes (Kd = 30-400 nM). The aim of the present study is to obtain a derivative of the N-terminal domain 1-47 of hirudin displaying enhanced inhibitory potency for thrombin compared to the natural product. In this view, we have synthesized an analogue of fragment 1-47 of hirudin HM2 in which Val1 has been replaced by tert-butylglycine, Ser2 by Arg, and Tyr3 by beta-naphthylalanine, to give the BugArgNal analogue. The results of chemical and conformational characterization indicate that the synthetic peptide is able to fold efficiently with the correct disulfide topology (Cys6-Cys14, Cys16-Cys28, Cys22-Cys37), while retaining the conformational properties of the natural fragment. Thrombin inhibition data indicate that the effects of amino acid replacements are perfectly additive if compared to the singly substituted analogues (De Filippis V, Quarzago D, Vindigni A, Di Cera E, Fontana A, 1998, Biochemistry 37:13507-13515), yielding a molecule that inhibits the fast or slow form of thrombin by 2,670- and 6,818-fold more effectively than the natural fragment, and that binds exclusively at the active site of the enzyme with an affinity (Kd,fast = 15.4 pM, Kd,slow = 220 pM) comparable to that of full-length hirudin (Kd,fast = 0.2 pM, Kd,slow = 5.5 pM). Moreover, BugArgNal displays absolute selectivity for thrombin over the other physiologically important serine proteases trypsin, plasmin, factor Xa, and tissue plasminogen activator, up to the highest concentration of inhibitor tested (10 microM).
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
La hirudina de la sanguijuela medicinal inhibe la trombina con gran potencia (KD 0,2-1,0 pM), pero sus fragmentos N-terminales la unen débilmente (KD 30-400 nM). Un análogo del dominio 1-47 de la hirudina HM2 con tres sustituciones (BugArgNal) se plegó correctamente e inhibió la trombina rápida y lenta 2670 y 6818 veces mejor que el fragmento natural (KD 15,4 y 220 pM), con selectividad absoluta frente a tripsina, plasmina, factor Xa y activador tisular del plasminógeno hasta 10 µM.
Por qué esto importa para la hirudoterapia
Este estudio detalla la síntesis y evaluación bioquímica de un dominio N-terminal modificado (residuos 1-47) de la hirudina, un potente anticoagulante aislado de sanguijuelas medicinales. Mediante la incorporación de aminoácidos no codificados, los investigadores crearon un análogo (BugArgNal) que se une exclusiva y con afinidad excepcionalmente alta al sitio activo de la trombina, igualando la potencia de la hirudina de longitud completa. Esta investigación avanza en la ingeniería molecular del secretoma de la sanguijuela para el posible desarrollo de fármacos terapéuticos. Sin embargo, la investigación es estrictamente un estudio bioquímico preclínico in vitro de un análogo sintético y no evalúa la hirudoterapia clínica ni el uso de sanguijuelas vivas.
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
Referencia (estilo Vancouver)
De Filippis V, Russo I, Vindigni A, Di Cera E, Salmaso S, Fontana A. Incorporation of noncoded amino acids into the N-terminal domain 1-47 of hirudin yields a highly potent and selective thrombin inhibitor. Protein Sci. 1999;8(10):2213-2217. doi:10.1110/ps.8.10.2213. PMID: 10548068
Los datos bibliográficos (autores, volumen, páginas, DOI) proceden del registro de PubMed.
Contexto clínico relacionado
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Añadido a la biblioteca ASH: 27 de mayo de 2026 · Última actualización del sitio: 18 de junio de 2026