Молекулярно-динамические и фармакологические исследования вариантов гирудина Hirudinaria manillensis и Hirudo medicinalis, созданных методами белковой инженерии

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.

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.

Методы молекулярной динамики, in vitro и in vivo использовали для анализа вариантов гирудина HV1 (Hirudo medicinalis) и HM2 (Hirudinaria manillensis) с модифицированными С-концами. Модификации меняли энергию связывания С-концов с тромбином человека; для ингибирования критична Asp61 в HM2, соответствующая сульфатированному Tyr63 в HV1. Мутации остатков, соседних с Asp61, в Asp удлиняли АЧТВ, протромбиновое и тромбиновое время, снижали Ki и IC50; in vivo значимо меняли те же показатели. HM2-E60D-I62D, по выводу авторов, действует сильнее всех и может стать антитромботиком с лучшим эффектом.

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)
• 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)
• Гирудин при почечной недостаточности — Fischer K (2002)

Все исследования, проанализированные ASH →