Sociedad Americana de Hirudoterapia

Molecular dissection of Na+ binding to thrombin.

Research article published in The Journal of biological chemistry (2004)

Última actualización: 18 de junio de 2026Revisado por: ASH Editorial Board
Artículo de investigación — revisión de evidenciaReferencia del artículo
Evidence: Research reportDesarrollo de fármacosFarmacología salivalPineda et al. · The Journal of biological chemistry, 2004

Abstract

Na(+) binding near the primary specificity pocket of thrombin promotes the procoagulant, prothrombotic, and signaling functions of the enzyme. The effect is mediated allosterically by a communication between the Na(+) site and regions involved in substrate recognition. Using a panel of 78 Ala mutants of thrombin, we have mapped the allosteric core of residues that are energetically linked to Na(+) binding. These residues are Asp-189, Glu-217, Asp-222, and Tyr-225, all in close proximity to the bound Na(+). Among these residues, Asp-189 shares with Asp-221 the important function of transducing Na(+) binding into enhanced catalytic activity. None of the residues of exosite I, exosite II, or the 60-loop plays a significant role in Na(+) binding and allosteric transduction. X-ray crystal structures of the Na(+)-free (slow) and Na(+)-bound (fast) forms of thrombin, free or bound to the active site inhibitor H-d-Phe-Pro-Arg-chloromethyl-ketone, document the conformational changes induced by Na(+) binding. The slow --> fast transition results in formation of the Arg-187:Asp-222 ion pair, optimal orientation of Asp-189 and Ser-195 for substrate binding, and a significant shift of the side chain of Glu-192 linked to a rearrangement of the network of water molecules that connect the bound Na(+) to Ser-195 in the active site. The changes in the water network and the allosteric core explain the thermodynamic signatures linked to Na(+) binding and the mechanism of thrombin activation by Na(+). The role of the water network uncovered in this study establishes a new paradigm for the allosteric regulation of thrombin and other Na(+)-activated enzymes involved in blood coagulation and the immune response.

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'tResearch Support, U.S. Gov't, P.H.S.
Indexed MeSH termsAllosteric SiteCrystallography, X-RayHumansIn Vitro TechniquesModels, MolecularMutagenesis, Site-DirectedProtein ConformationRecombinant ProteinsSodiumStatic ElectricityThermodynamicsThrombin

Resumen

Na(+) binding near the primary specificity pocket of thrombin promotes the procoagulant, prothrombotic, and signaling functions of the enzyme. The effect is mediated allosterically by a communication between the Na(+) site and regions involved in substrate recognition.

Por qué esto importa para la hirudoterapia

Este estudio utilizó un panel de 78 mutantes de alanina y estructuras de cristalografía de rayos X de las formas de trombina libre de Na+ (lenta) y unida a Na+ (rápida) para mapear el núcleo alostérico de residuos energéticamente vinculados a la unión de Na+, identificando Asp-189, Glu-217, Asp-222 y Tyr-225 como componentes clave. Los hallazgos revelan que la transición de lenta a rápida implica la formación del par iónico Arg-187:Asp-222, la orientación óptima de Asp-189 y Ser-195, y una red de agua que conecta el Na+ unido con la Ser-195 catalítica. El trabajo establece un nuevo paradigma para la regulación alostérica de la trombina y otras enzimas de la coagulación activadas por Na+. ADVERTENCIA: en el resumen no se mencionan la hirudina, compuestos derivados de sanguijuela ni la hirudoterapia; se trata de un estudio estructural/de mutagénesis in vitro sin un vínculo defendible con las sanguijuelas en el ámbito de la ASH.

Citación

Molecular dissection of Na+ binding to thrombin.

Pineda et al. · The Journal of biological chemistry, 2004

Contexto clínico relacionado

Añadido a la biblioteca ASH: May 28, 2026 · Última actualización del sitio: 18 de junio de 2026

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