Оптимизация взаимодействий протеазы с ингибитором путём рандомизации побочных контактов

Polypeptide protease inhibitors are often found to inhibit targets with which they did not coevolve, as in the case of high-affinity inhibition of bacterial subtilisin by the leech inhibitor eglin c. Two kinds of contacts exist in such complexes: (i) reactive site loop-active site contacts and (ii) interactions outside of these that form the broader enzyme-inhibitor interface. We hypothesized that the second class of "adventitious" contacts could be optimized to generate significant increases in affinity for a target enzyme or discrimination of an inhibitor for closely related target proteases. We began with a modified eglin c, Arg-42-Arg-45-eglin, in which the reactive site loop had been optimized for subtilisin-related processing proteases of the Kex2/furin family. We randomized 10 potential adventitious contact residues and screened for inhibition of soluble human furin. Substitutions at one of these sites, Y49, were also screened against yeast Kex2 and human PC7. These screens identified not only variants that exhibited increased affinity (up to 20-fold), but also species that exhibited enhanced selectivity, that is, increased discrimination between the target enzymes (up to 41-fold for furin versus PC7 and 20-fold for PC7 versus furin). One variant, Asp-49-Arg-42-Arg-45-eglin, exhibited a Ki of 310 pM for furin and blocked furin-dependent processing of von Willebrand factor in COS-1 cells when added to the culture medium of the cells. The exploitation of adventitious contact sites may provide a versatile technique for developing potent, selective inhibitors for newly discovered proteases and could in principle be applied to optimize numerous protein-protein interactions.

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.

Пиявочный ингибитор эглин c высокоаффинно подавляет бактериальный субтилизин, с которым не коэволюционировал. Проверяя гипотезу об оптимизации «побочных» контактов вне реактивной петли, авторы рандомизировали 10 таких остатков в Arg-42-Arg-45-эглине, оптимизированном под протеазы семейства Kex2/фурин, и отбирали ингибиторы человеческого фурина. Найдены варианты с приростом аффинности до 20-крат и селективности до 41-крат (фурин против PC7); Asp-49-Arg-42-Arg-45-эглин имел Ki 310 пМ для фурина и блокировал процессинг фактора Виллебранда в клетках COS-1. По мнению авторов, подход может стать универсальным средством создания селективных ингибиторов протеаз.

Узнайте, как это исследование связано с клинической практикой

Другие рецензируемые исследования в разделе «Фармакология секрета слюнных желёз».

• Медицинские пиявки и гирудотерапия — Gödekmerdan A et al. (2011)
• Перекисное окисление липидов слюны у пациентов с постковидным синдромом на фоне гирудотерапии — Serikbayeva S et al. (2024)
• Лечение медицинскими пиявками при болевых синдромах: нарративный обзор — Koeppen D, Aurich M, Rampp T (2014)
• Иммуномодулирующие эффекты экстракта слюны медицинской пиявки на активированные макрофаги in vitro — Ayhan H et al. (2024)
• Ингибиторы протеиназ медицинской пиявки Hirudo medicinalis — Baskova I, Zavalova L (2001)
• Полифункциональность дестабилазы — лизоцима медицинской пиявки — Baskova I, Zavalova L (2008)
• «Удвоение»: идентификация и характеристика тандем-гирудина из азиатской медицинской пиявки Hirudinaria manillensis — Lukas P et al. (2022)
• Применение медицинской пиявки в лечении заболеваний уха — Seleznev K et al. (1992)
• Рекомбинантная дестабилаза из Hirudo medicinalis способна растворять тромбы человека in vitro — Bobrovsky P et al. (2021)
• Влияние рассеяния углеродных нанотрубок в окружающей среде на водного беспозвоночного Hirudo medicinalis — Girardello R et al. (2015)

Все исследования, проанализированные ASH →