Рациональный дизайн стабильных и функциональных мутантов гирудина III с пониженной антигенностью

Hirudin is an inhibitor of thrombin and used as an effective anticoagulant, but has a potential to develop unacceptable immune responses. In this study, two computational tools were used to predict T-cell epitopes within Hirudin variant III (HVIII) sequence, and design mutations that would lessen its antigenicity. Homology models of native and mutant HVIII proteins (T4K, S9G, V21G, and V21K) were generated, and further used to assess their interactions with thrombin. The docking experiment showed that all mutants had a suitable pattern of interactions, with similar or lower interaction energies compared with the native protein. These complexes were subsequently subjected to molecular dynamics simulation. All mutants complexes had overall stable structures over simulation time, with RMSD, gyration radius, hydrogen bonds numbers, and accessible surface areas patterns that were comparable with the native HVIII over time. Interestingly, in all mutants, a shorter length was observed for the two salt bridges Arg73-Asp55 and Arg77-Glu57, which are suggested to be important in Hirudin-thrombin complex formation. Best selected mutants expressed in Escherichia coli BL21(DE3), subsequently SDS-PAGE and Western blot analysis confirmed the successful same expression of Hirudin and mutants. In conclusion, we believe that this computational approach could identify potentially safer proteins with preserved or even improved functionality.

Аннотация взята из PubMed (NCBI) для цитируемой записи и приводится на языке оригинала. Авторитетной является версия в исходной публикации.

Аннотация оставлена без перевода, чтобы сохранить собственные формулировки авторов.

С использованием двух вычислительных инструментов предсказаны Т-клеточные эпитопы гирудина III (HVIII) и сконструированы мутации T4K, S9G, V21G и V21K, направленные на снижение антигенности. Докинг и молекулярная динамика показали, что все мутанты образуют комплексы с тромбином с сопоставимой или более низкой энергией взаимодействия и сохраняют стабильную структуру. Экспрессия отобранных мутантов в Escherichia coli BL21(DE3) подтверждена данными SDS-электрофореза и вестерн-блоттинга. По мнению авторов, такой подход может позволить выявлять потенциально более безопасные белки с сохранённой или даже улучшенной функциональностью.

Узнайте, как это исследование связано с клинической практикой

Другие рецензируемые исследования в разделе «Разработка лекарственных препаратов».

• Гирудотерапия в медицине и стоматологии — Jha K et al. (2015)
• Лечение пиявками: история — Hyson J (2005)
• Гирудины азиатской медицинской пиявки Hirudinaria manillensis: те же, но другие — Lukas P et al. (2019)
• Транскриптомный анализ слюнной железы медицинской пиявки Hirudo nipponia — Lu Z et al. (2018)
• Молекулярно-динамические и фармакологические исследования вариантов гирудина Hirudinaria manillensis и Hirudo medicinalis, созданных методами белковой инженерии — Sun Y et al. (2022)
• Бесклеточный синтез варианта 1 гирудина кровососущей пиявки Hirudo medicinalis — Wüstenhagen D et al. (2020)
• Получение вариантов гирудина с помощью генно-инженерной микробной фабрики — Zhang J, Lan N (2018)
• Гирудин при гепарин-индуцированной тромбоцитопении — Lubenow N, Greinacher A (2002)
• Гирудин ослабляет диабетическую нефропатию путём ингибирования Gsdmd-опосредованного пироптоза — Han J et al. (2023)
• Гирудин как альтернативный антикоагулянт: исторический обзор — Markwardt F (2002)

Все исследования, проанализированные ASH →