Descifrado del papel de las interacciones electrostáticas en las que participa la Gly70 en la eglina C mediante síntesis química total de proteínas
Deciphering the role of the electrostatic interactions involving Gly70 in eglin C by total chemical protein synthesis
Estudio de biología estructural en la revista Biochemistry (2000)
Resumen
Eglin c from the leech Hirudo medicinalis is a potent protein inhibitor of many serine proteinases including chymotrypsin and subtilisins. Unlike most small protein inhibitors whose solvent-exposed enzyme-binding loop is stabilized primarily by disulfide bridges flanking the reactive-site peptide bond, eglin c possesses an enzyme-binding loop supported predominantly by extensive electrostatic/H-bonding interactions involving three Arg residues (Arg48, Arg51, and Arg53) projecting from the scaffold of the inhibitor. As an adjacent residue, the C-terminal Gly70 participates in these interactions via its alpha-carboxyl group interacting with the side chain of Arg51 and the main chain of Arg48. In addition, the amide NH group of Gly70 donates an H-bond to the carbonyl C=O groups of Arg48 and Arg51. To understand the structural and functional relevance of the electrostatic/H-bonding network, we chemically synthesized wild-type eglin c and three analogues in which Gly70 was either deleted or replaced by glycine amide (NH(2)CH(2)CONH(2)) or by alpha-hydroxylacetamide (HOCH(2)CONH(2)). NMR analysis indicated that the core structure of eglin c was maintained in the analogues, but that the binding loop was significantly perturbed. It was found that deletion or replacement of Gly70 destabilized eglin c by an average of 2.7 kcal/mol or 20 degrees C in melting temperature. As a result, these inhibitors become substrates for their target enzymes. Binding assays on these analogues with a catalytically incompetent subtilisin BPN' mutant indicated that loss or weakening of the interactions involving the carboxylate of Gly70 caused a decrease in binding by approximately 2 orders of magnitude. Notably, for all four synthetic inhibitors, the relative free energy changes (DeltaDeltaG) associated with protein destabilization are strongly correlated (slope = 0.94, r(2) = 0. 9996) with the DeltaDeltaG values derived from a decreased binding to the enzyme.
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 sintetizaron la eglina C de Hirudo medicinalis y tres análogos con Gly70 modificada. La RMN mostró estructura central conservada y bucle de unión alterado. La deleción o sustitución de Gly70 desestabilizó la eglina C en promedio 2,7 kcal/mol o 20 °C, y la unión a un mutante catalíticamente inactivo de subtilisina BPN' disminuyó unos dos órdenes de magnitud. Los autores hallaron una fuerte correlación entre los ΔΔG de desestabilización y pérdida de unión (pendiente 0,94; r² = 0,9996).
Por qué esto importa para la hirudoterapia
Esta investigación empleó la síntesis química total de proteínas para comprender el papel estructural del Gly70 en el eglin c, un potente inhibidor de serina proteinasas de la sanguijuela medicinal (Hirudo medicinalis). El estudio demostró que el Gly70 es crucial para la estabilidad estructural y la afinidad de unión del inhibidor, gracias a su participación en una red electrostática y de enlaces de hidrógeno. La comprensión de esta dinámica estructural es valiosa para quienes estén interesados en la ingeniería fundamental de proteínas y en la estabilidad de los biofármacos derivados de sanguijuela. La matización es que se trata de un estudio biofísico in vitro altamente especializado, centrado exclusivamente en la estructura y la cinética de la proteína, sin ninguna aplicación directa en hirudoterapia clínica ni en organismos completos.
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)
Lu WY, Starovasnik MA, Dwyer JJ, Kossiakoff AA, Kent SB, Lu W. Deciphering the role of the electrostatic interactions involving Gly70 in eglin C by total chemical protein synthesis. Biochemistry. 2000;39(13):3575-3584. doi:10.1021/bi992292q. PMID: 10736156
Los datos bibliográficos (autores, volumen, páginas, DOI) proceden del registro de PubMed.
Contexto clínico relacionado
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