LDTI — ингибитор трипсина/плазмина
Малый ингибитор сериновых протеаз Кунитц-типа из секрета слюнных желёз пиявки
Примечание о механизме действия
LDTI (ингибитор триптазы пиявочного происхождения) — исключительно малый ингибитор протеиназ, использующий свой компактный размер для доступа к мишени, недоступной всем природным плазменным ингибиторам протеаз. Триптаза тучных клеток — тетрамерная сериновая протеаза — располагает свои четыре активных сайта, обращённых внутрь, вокруг узкой центральной поры. Крупные ингибиторы, такие как α1-ингибитор протеиназ (52 кДа), антитромбин III (58 кДа) и ингибитор C1 (105 кДа), физически не могут проникнуть внутрь. При массе всего 4 738 Да LDTI достаточно мал, чтобы проникнуть через эту пору и непосредственно взаимодействовать с активными сайтами.
Молекулярные свойства
| Изоформа | Молекулярная масса | Структурное семейство | Гомология |
|---|---|---|---|
| LDTI-A, LDTI-B | 4 340 Da | Неклассический казаловский тип | 55% с бделлином B3 |
| LDTI-C | 4 738 Da | Неклассический казаловский тип | 55% с бделлином B3 |
Механизм ингибирования триптазы
Размер-зависимый доступ
Триптаза тучных клеток существует в виде кольцеобразного тетрамера с четырьмя активными сайтами, ориентированными к узкой центральной поре (овальная пора с узкими отверстиями примерно 40 Å × 15 Å). Компактный размер LDTI (4,7 кДа) позволяет ему проникать в эту пору и ингибировать триптазу с Ki = 1,4 нМ. Все природные плазменные ингибиторы протеаз человека (α1-PI, AT-III, C1-INH) слишком велики для проникновения через эту пору.
Специфичность N-концевых остатков
Критический детерминант ингибирования триптазы заключается в N-концевых остатках. LDTI содержит Lys1-Lys2 (положительно заряженные), что облегчает проникновение в отрицательно заряженную пору триптазы. Бделлин B3, несмотря на 55% гомологии, имеет Asp1-Thr2 и не может ингибировать триптазу — демонстрируя, что два остатка определяют функциональную дивергенцию.
Инженерные варианты
Конструирование тромбин-ингибирующей активности
Компактный каркас LDTI был модифицирован для приобретения новых ингибирующих специфичностей. Варианты, обозначенные 2T и 5T, были созданы с заменами в петле реактивного сайта:
Вариант 2T
Умеренное ингибирование тромбина. Сохраняет частичную триптазную активность. Демонстрирует принципиальную возможность инженерии каркаса LDTI.
Вариант 5T
Ki = 28 нМ для тромбина (2,1 нМ для трипсина). Приобрёл мощную тромбин-ингибирующую активность благодаря редизайну петли реактивного сайта, демонстрируя пластичность каркаса Kazal-типа.
Дополнительные биологические активности
Ингибирование репликации ВИЧ-1
Auerswald et al. (1994) сообщили, что рекомбинантный LDTI блокировал репликацию ВИЧ-1 в клетках HUT-78 в концентрации 20 мкМ. Эффект был связан с ферментативной активностью триптазы, триптазоподобной клеточной протеазы, вовлечённой в инфекцию ВИЧ-1 (Hattori et al., 1989). Хотя клинического применения не последовало, этот факт демонстрирует широкий спектр активности сериновых протеаз каркаса LDTI.
Антипролиферативные эффекты
Рекомбинантный LDTI (r-LDTI) ингибирует пролиферацию кератиноцитов и фибробластов в субнаномолярных — наномолярных концентрациях (полумаксимальное ингибирование индуцированной триптазой пролиферации — около 0,1 нМ для фибробластов и около 1 нМ для кератиноцитов). Эта активность опосредована ингибированием триптазы, поскольку триптаза тучных клеток является мощным митогеном для обоих типов клеток. Релевантно для фиброзных и гиперпролиферативных кожных заболеваний.
Клиническое значение
Триптаза тучных клеток является валидированной терапевтической мишенью при множественных воспалительных и фиброзных состояниях. LDTI представляет собой природное подтверждение концепции низкомолекулярного ингибирования триптазы.
Бронхиальная астма
Триптаза вызывает бронхоконстрикцию
Лёгочный фиброз
Триптаза стимулирует пролиферацию фибробластов
Ревматоидный артрит
Дегрануляция синовиальных тучных клеток
Псориаз
Триптаза-опосредованная пролиферация кератиноцитов
Связанные ресурсы
Эглины b/c
Ингибиторы эластазы и катепсина G.
Противовоспалительные механизмы
Модуляция воспалительных путей с помощью СЖС.
Справочник соединений
Полная база данных биоактивных компонентов СЖС.
Compound Coverage Map
LDTI and tryptase inhibitors in the 200-entry leech compound catalogue.
Research Roadmap
Engineered LDTI variants and the leech tryptase-inhibitor pipeline.