Sociedad Americana de Hirudoterapia

Electrostatic steering and ionic tethering in the formation of thrombin-hirudin complexes: the role of the thrombin anion-binding exosite-I

Research article published in Biochemistry (2001)

Última actualización: 18 de junio de 2026Revisado por: ASH Editorial Board
Artículo de investigación — revisión de evidenciaReferencia del artículo
Evidence: Research reportDesarrollo de fármacosFarmacología salivalMyles T et al. · Biochemistry, 2001

Abstract

Electrostatic interactions between the thrombin anion-binding exosite-I (ABE-I) and the hirudin C-terminal tail play an important role in the formation of the thrombin-hirudin inhibitor complex and serves as a model for the interactions of thrombin with its many other ligands. The role of each solvent exposed basic residue in ABE-I (Arg(35), Lys(36), Arg(67), Arg(73), Arg(75), Arg(77a), Lys(81), Lys(109), Lys(110), and Lys(149e)) in electrostatic steering and ionic tethering in the formation of thrombin-hirudin inhibitor complexes was explored by site directed mutagenesis. The contribution to the binding energy (deltaG(degrees)b) by each residue varied from 1.9 kJ mol(-)(1) (Lys(110)) to 15.3 kJ mol(-1) (Arg(73)) and were in general agreement to their observed interactions with hirudin residues in the thrombin-hirudin crystal structure [Rydel, T. J., Tulinsky, A., Bode, W., and Huber, R. (1991) J. Mol. Biol. 221, 583-601]. Coupling energies (delta deltaG(degrees) int) were calculated for the major ion-pair interactions involved in ionic tethering using complementary hirudin mutants (h-D55N, h-E57Q, and h-E58Q). Cooperativity was seen for the h-Asp(55)/Arg(73) ion pair (2.4 kJ mol(-1)); however, low coupling energies for h-Asp(55)/Lys(149e) (deltadeltaG(degrees)int 0.6 kJ mol(-1)) and h-Glu(58)/Arg(77a) (deltadeltaG(degrees)int 0.9 kJ mol(-1)) suggest these are not major interactions, as anticipated by the crystal structure. Interestingly, high coupling energies were seen for the intermolecular ion-pair h-Glu(57)/Arg(75) (deltadeltaG(degrees)int 2.3 kJ mol(-1)) and for the solvent bridge h-Glu(57)/Arg(77a) (deltadeltaG(degrees)int 2.7 kJ mol(-1)) indicating that h-Glu(57) interacts directly with both Arg(75) and Arg(77a) in the thrombin-hirudin inhibitor complex. The remaining ABE-I residues that do not form major contacts in tethering the C-terminal tail of hirudin make small but collectively important contributions to the overall positive electrostatic field generated by ABE-I important in electrostatic steering.

Abstract sourced from PubMed (NCBI) for the cited record. See the original publication for the authoritative version.

Publication typeJournal ArticleResearch Support, Non-U.S. Gov't
Indexed MeSH termsAmino Acid SubstitutionAmino AcidsAnionsAntithrombinsBinding, CompetitiveChromogenic CompoundsDipeptidesHirudinsHumansHydrolysisKineticsMacromolecular Substances

Resumen

Electrostatic interactions between the thrombin anion-binding exosite-I (ABE-I) and the hirudin C-terminal tail play an important role in the formation of the thrombin-hirudin inhibitor complex and serves as a model for the interactions of thrombin with its many other ligands.

Por qué esto importa para la hirudoterapia

Este estudio empleó mutagénesis dirigida para examinar cómo los residuos básicos individuales dentro del exositio I de unión a aniones de la trombina contribuyen al direccionamiento electrostático y al anclaje iónico en el complejo inhibidor trombina–hirudina, cuantificando las contribuciones de energía de unión y las energías de acoplamiento para las interacciones clave de pares iónicos. La hirudina es el potente inhibidor directo de la trombina secretado de forma natural por las sanguijuelas medicinales, lo que hace que este análisis detallado estructura-energético sea directamente relevante para comprender el anticoagulante prototípico del secretoma de la sanguijuela y para fundamentar el razonamiento de los análogos terapéuticos basados en hirudina utilizados en la clínica. Los hallazgos aclaran qué contactos trombina–hirudina son energéticamente más significativos, ofreciendo información mecanística que podría guiar el refinamiento de las estrategias anticoagulantes derivadas de sanguijuela. Sin embargo, se trata de una investigación bioquímica de las interacciones de unión molecular; no aborda desenlaces clínicos, dosificación terapéutica ni la eficacia de la hirudoterapia in vivo.

Citación

Electrostatic steering and ionic tethering in the formation of thrombin-hirudin complexes: the role of the thrombin anion-binding exosite-I

Myles T et al. · Biochemistry, 2001

Contexto clínico relacionado

Añadido a la biblioteca ASH: May 27, 2026 · Última actualización del sitio: 18 de junio de 2026

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