Rediseño de la activación alostérica en una enzima

Enzyme activation by monovalent cations is widely documented in plants and the animal world. In type II enzymes, activation entails two steps: binding of the monovalent cation to its allosteric site and transduction of this event into enhanced catalytic activity. The effect has exquisite specificity for either Na(+) or K(+), the most abundant cations present in physiological environments. Enzymes requiring K(+) such as kinases and molecular chaperones are not activated as well or at all by the larger cation Cs(+) or the smaller cations Na(+) and Li(+). Enzymes requiring Na(+) such as β-galactosidase and clotting proteases are not activated as well by Li(+), or the larger cations K(+), Rb(+), and Cs(+). Efforts to switch specificity between Na(+) and K(+) in this large class of enzymes and completely redesign the mechanism of allosteric transduction leading to enhanced catalytic activity have so far been unsuccessful. Here we show how mutagenesis of two loops defining the Na(+) binding site of thrombin, a Na(+)-activated clotting protease, generates a construct that is most active in the presence of K(+) toward synthetic and physiological substrates. The effect is the result of a higher binding affinity and more efficient allosteric transduction of binding into enhanced catalytic activity for K(+) compared to Na(+), which represents a complete reversal of the properties of wild type. In addition, the construct features altered specificity toward physiological substrates resulting in a significant anticoagulant profile. The findings are relevant to all Na(+)-activated proteases involved in blood coagulation and the complement system.

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.

Las enzimas de tipo II se activan por cationes monovalentes, sin que se lograra cambiar su especificidad entre Na+ y K+. Mutagenizando dos asas del sitio de unión a Na+ de la trombina, se creó un constructo más activo con K+ ante sustratos sintéticos y fisiológicos: inversión completa de las propiedades del tipo silvestre. También mostró un perfil anticoagulante significativo. Según los autores, los hallazgos atañen a todas las proteasas activadas por Na+ de la coagulación y el complemento.

Explore cómo esta investigación se conecta con la práctica clínica

Más estudios revisados por pares en la categoría «Desarrollo de fármacos».

• Hirudoterapia en medicina y odontología — Jha K et al. (2015)
• Terapia con sanguijuelas: una historia — Hyson J (2005)
• Hirudinas de la sanguijuela medicinal asiática Hirudinaria manillensis: iguales, pero diferentes — Lukas P et al. (2019)
• Transcriptomic analysis of the salivary gland of medicinal leech Hirudo nipponia — Lu Z et al. (2018)
• Molecular dynamic and pharmacological studies on protein-engineered hirudin variants of Hirudinaria manillensis and Hirudo medicinalis — Sun Y et al. (2022)
• Síntesis acelular de la variante 1 de hirudina de la sanguijuela hematófaga Hirudo medicinalis — Wüstenhagen D et al. (2020)
• Producción de variantes de hirudina mediante fábricas microbianas modificadas genéticamente — Zhang J, Lan N (2018)
• Hirudina en la trombocitopenia inducida por heparina — Lubenow N, Greinacher A (2002)
• La hirudina mejora la nefropatía diabética al inhibir la piroptosis mediada por Gsdmd — Han J et al. (2023)
• La hirudina como anticoagulante alternativo: una revisión histórica — Markwardt F (2002)

Ver toda la investigación analizada por la ASH →