Diseño de los residuos P1' y P3' de inhibidores trivalentes de la trombina y sus estructuras cristalinas

Synthetic bivalent thrombin inhibitors comprise an active site blocking segment, a fibrinogen recognition exosite blocking segment, and a linker connecting these segments. Possible nonpolar interactions of the P1' and P3' residues of the linker with thrombin S1' and S3' subsites, respectively, were identified using the "Methyl Scan" method [Slon-Usakiewicz et al. (1997) Biochemistry 36, 13494-13502]. A series of inhibitors (4-tert-butylbenzenesulfonyl)-Arg-(D-pipecolic acid)-Xaa-Gly-Yaa-Gly-betaAla-Asp-Tyr-Glu-Pro-Ile-Pro-Glu-Glu-Ala- (be ta-cyclohexylalanine)-(D-Glu)-OH, in which nonpolar P1' residue Xaa or P3' residue Yaa was incorporated, were designed and improved the affinity to thrombin. Substitution of the P3' residue with D-phenylglycine or D-Phe improved the K(i) value to (9.5 +/- 0.6) x 10(-14) or 1.3 +/- 0.5 x 10(-13) M, respectively, compared to that of a reference inhibitor with Gly residues at Xaa and Yaa residues (K(i) = (2.4 +/- 0.5) x 10(-11) M). Similarly, substitution of the P1' residue with L-norleucine or L-beta-(2-thienyl)alanine lowered the K(i) values to (8.2 +/- 0.6) x 10(-14) or (5.1 +/- 0.4) x 10(-14) M, respectively. The linker Gly-Gly-Gly-betaAla of the inhibitors in the previous sentence was simplified with 12-aminododecanoic acid, resulting in further improvement of the K(i) values to (3.8 +/- 0.6) x 10(-14) or (1.7 +/- 0.4) x 10(-14) M, respectively. These K(i) values are equivalent to that of natural hirudin (2.2 x 10(-14) M), yet the size of the synthetic inhibitors (2 kD) is only one-third that of hirudin (7 kD). Two inhibitors, with L-norleucine or L-beta-(2-thienyl)alanine at the P1' residue and the improved linker of 12-aminododecanoic acid, were crystallized in complex with human alpha-thrombin. The crystal structures of these complexes were solved and refined to 2.1 A resolution. The Lys(60F) side chain of thrombin moved significantly and formed a large nonpolar S1' subsite to accommodate the bulky P1' residue.

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.

El método «Methyl Scan» identificó posibles interacciones no polares de los residuos P1' y P3' de inhibidores bivalentes de trombina. Sustituir P3' por D-Phe redujo el Ki a 1,3·10⁻¹³ M, y P1' por L-β-(2-tienil)alanina, a 5,1·10⁻¹⁴ M; simplificar el enlazador con ácido 12-aminododecanoico mejoró la afinidad hasta 1,7·10⁻¹⁴ M, comparable a la hirudina natural (2,2·10⁻¹⁴ M). Se resolvieron las estructuras cristalográficas a 2,1 Å; la cadena lateral de Lys60F forma un gran subsitio S1' no polar.

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