Molecular dynamic and pharmacological studies on protein-engineered hirudin variants of Hirudinaria manillensis and Hirudo medicinalis
Basic science / preclinical published in British journal of pharmacology (2022)
Abstract
BACKGROUND AND PURPOSE: Hirudin variants are the most powerful thrombin inhibitors discovered to date, with a lower risk of bleeding than heparin. For anticoagulation, the C-termini of hirudin variants bind to the exocite I of thrombin. Anticoagulant effects of gene-recombinant hirudin are weaker than natural hirudin for the reason of lacking tyrosine O-sulfation at C-terminus. EXPERIMENTAL APPROACH: An integrative pharmacological study was carried out using molecular dynamic, molecular biological and in vivo and in vitro experiments to elucidate the anticoagulant effects of protein-engineered hirudins. KEY RESULTS: Molecular dynamic analysis showed that modifications of the C-termini of hirudin variant 1 of Hirudo medicinalis (HV1) and hirudin variant 2 of Hirudinaria manillensis (HM2) changed the binding energy of the C-termini to human thrombin. The study indicated that Asp61 of HM2 that corresponds to sulfated Tyr63 of HV1 is critical for inhibiting thrombin activities. Further, the anticoagulant effects of HV1 and HM2 were improved when the amino acid residues adjacent to Asp61 were mutated to Asp. These improvements were prolongation of the activated partial thromboplastin time, prothrombin time and thrombin time of human blood, and decreased Ki and IC50 values. In the in vivo experiments, mutations at C-termini of HV1 and HM2 significantly changed partial thromboplastin time, prothrombin and thrombin time CONCLUSION AND IMPLICATIONS: The study indicated that the anticoagulant effects of gene-engineered HM2 are stronger than gene-engineered HV1 and HM2-E60D-I62D has the strongest effects and could be an antithrombotic with better therapeutic effects.
Abstract sourced from PubMed (NCBI) for the cited record. See the original publication for the authoritative version.
Резюме
Hirudin variants are the most powerful thrombin inhibitors discovered to date, with a lower risk of bleeding than heparin. For anticoagulation, the C-termini of hirudin variants bind to the exocite I of thrombin.
Почему это важно для гирудотерапии
В данном исследовании изучалось влияние белковой инженерии и специфических мутаций аминокислот на С-конце вариантов hirudin из Hirudo medicinalis и Hirudinaria manillensis на их связывание с человеческим тромбином и общую антикоагулянтную активность in vitro и in vivo. Для гирудотерапии и клинического применения слюнного секретома пиявок эти результаты имеют высокую значимость, поскольку они позволяют понять механизмы преодоления сниженной эффективности рекомбинантного hirudin, обусловленной отсутствием естественного O-сульфатирования тирозина. Выявляя специфические мутации, которые усиливают ингибирование тромбина и увеличивают время свертывания крови, исследование указывает пути оптимизации природных антикоагулянтов пиявок для терапевтического применения. В качестве честной оговорки следует отметить, что это доклиническое исследование, в котором используются методы молекулярной динамики и модели на лабораторных животных; оно полностью сосредоточено на рекомбинантной белковой инженерии, а не на терапии живыми пиявками, а клиническая безопасность или эффективность этих модифицированных вариантов у реальных пациентов остается неустановленной.
Цитирование
Molecular dynamic and pharmacological studies on protein-engineered hirudin variants of Hirudinaria manillensis and Hirudo medicinalis.
Sun Y et al. · British journal of pharmacology, 2022
Связанный клинический контекст
Узнайте, как это исследование связано с клинической практикой
Добавлено в библиотеку ASH: March 18, 2026 · Последнее обновление сайта: June 18, 2026