Исследование межмолекулярных водородных связей остова в комплексах сериновых протеиназ с белковыми ингибиторами
Probing intermolecular backbone H-bonding in serine proteinase-protein inhibitor complexes
Экспериментальное исследование in vitro в журнале Chemistry & biology (1999)
Аннотация
BACKGROUND: Intermolecular backbone H-bonding (N-H.O=C) is a common occurrence at the interface of protein-protein complexes. For instance, the amide NH groups of most residues in the binding loop of eglin c, a potent serine proteinase inhibitor from the leech Hirudo medicinalis, are H-bonded to the carbonyl groups of residues in the target enzyme molecules such as chymotrypsin, elastase and subtilisins. We sought to understand the energetic significance of these highly conserved backbone-backbone H-bonds in the enzyme-inhibitor complexes. RESULTS: We synthesized an array of backbone-engineered ester analogs of eglin c using native chemical ligation to yield five inhibitor proteins each containing a single backbone ester bond from P3 to P2' (i.e. -CONH-to -COO-). The structure at the ligation site (P6-P5) is essentially unaltered as shown by a high-resolution analysis of the subtilisin-BPN'-eglin c complex. The free-energy changes (DeltaDeltaGNH-->O) associated with the binding of ester analogs at P3, P1 and P2' with bovine alpha-chymotrypsin, subtilisin Carlsberg and porcine pancreatic elastase range from 0-4.5 kcal/mol. Most markedly, the NH-->O substitution at P2 not only stabilizes the inhibitor but also enhances binding to the enzymes by as much as 500-fold. CONCLUSIONS: Backbone H-bond contributions are context dependent in the enzyme-eglin c complexes. The interplay of rigidity and adaptability of the binding loop of eglin c seems to play a prominent role in defining the binding action.
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.
Резюме
С использованием нативной химической лигации синтезированы пять аналогов эглина c (ингибитора сериновых протеиназ из пиявки Hirudo medicinalis) с одной эфирной связью в остове в позициях P3–P2'. Изменения свободной энергии связывания с бычьим α-химотрипсином, субтилизином Карлсберга и панкреатической эластазой свиньи составили 0–4,5 ккал/моль; замена NH→O в позиции P2 стабилизировала ингибитор и усиливала связывание до 500 раз. Структура высокого разрешения подтвердила сохранение конформации в области лигации. Вклад водородных связей остова контекстно-зависим и определяется сочетанием жёсткости и пластичности связывающей петли эглина c.
Почему это важно для гирудотерапии
В данном исследовании была использована нативная химическая лигация для синтеза модифицированных по остову эфирных аналогов eglin c — мощного ингибитора сериновых протеиназ из пиявки Hirudo medicinalis — с целью изучения энергетического вклада межмолекулярных водородных связей остова на интерфейсе фермент-ингибитор. Пять эфирных аналогов с единичными модификациями остова от P3 до P2' были протестированы против бычьего α-химотрипсина, субтилизина Carlsberg и панкреатической эластазы свиньи, что выявило зависящие от контекста изменения свободной энергии (0–4,5 ккал/моль) и примечательное 500-кратное усиление связывания в результате одной замены NH→O в позиции P2. Оно предоставляет детальное представление на молекулярном уровне о механизме связывания ингибитора протеиназ пиявочного происхождения. Это чисто in vitro структурное и биофизико-химическое исследование.
Связанные соединения в реестре ASH
Молекулы из пиявки и препараты на основе гирудина, связанные с темой данной статьи; у каждого есть полный профиль в реестре соединений ASH:
Цитирование
Библиографическая ссылка (стиль Vancouver)
Lu W, Randal M, Kossiakoff A, Kent SB. Probing intermolecular backbone H-bonding in serine proteinase-protein inhibitor complexes. Chem Biol. 1999;6(7):419-427. doi:10.1016/s1074-5521(99)80060-x. PMID: 10381402
Библиографические данные (авторы, том, страницы, DOI) взяты из записи PubMed.
Связанный клинический контекст
Узнайте, как это исследование связано с клинической практикой
Похожие исследования
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)
Добавлено в библиотеку ASH: 27 мая 2026 г. · Последнее обновление сайта: 18 июня 2026 г.