Исследование межмолекулярных водородных связей остова в комплексах сериновых протеиназ с белковыми ингибиторами

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.

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.

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 →