Исследования методом мутагенеза для понимания аллостерии тромбина

The binding of thrombomodulin (TM) to exosite-1 and the binding of Na(+) to 225-loop allosterically modulate the catalytic activity and substrate specificity of thrombin. To determine whether the conformation of these two cofactor-binding loops are energetically linked to each other and to the active site, we rationally designed two thrombin mutants in which either the 70-80 loop of exosite-1 or the 225-loop of the Na(+)-binding site was stabilized by an engineered disulfide bond. This was possible by replacing two residues, Arg-67 and Ile-82, in the first mutant and two residues, Glu-217 and Lys-224, in the second mutant with Cys residues. These mutants were expressed in mammalian cells as monomeric molecules, purified to homogeneity and characterized with respect to their ability to bind TM and Na(+) by kinetic and direct binding approaches. The Cys-67/Cys-82 mutant did not bind TM and exhibited a normal amidolytic activity, however, the activity of Cys-217/Cys-224 was dramatically impaired, though TM interacted with this mutant with >20-fold elevated K(D) to partially restore its activity. Both mutants exhibited approximately 2-3-fold higher K(D) for interaction with Na(+), and neither mutant clotted fibrinogen or activated protein C in the presence of TM. Both mutants interacted with heparin with a normal affinity. These results suggest that, while exosite-2 of thrombin is an independent cofactor binding-site, both Na(+)-binding and exosite-1 are energetically linked. Further studies with the fluorescein labeled Cys-195 mutant of thrombin revealed that the catalytic residue of thrombin is modulated by Na(+), but TM has no effect on the conformation of this residue.

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.

Для оценки энергетической связи 70–80-петли экзосайта-1 и 225-петли Na⁺-сайта тромбина созданы два мутанта со стабилизирующими дисульфидными мостиками (Cys-67/Cys-82 и Cys-217/Cys-224). Мутант Cys-67/Cys-82 не связывал тромбомодулин при нормальной амидолитической активности; активность Cys-217/Cys-224 была резко снижена и частично восстанавливалась тромбомодулином при >20-кратном повышении KD. Оба мутанта имели примерно в 2–3 раза более высокие KD для Na⁺, не свёртывали фибриноген, не активировали белок С в присутствии тромбомодулина и сохраняли нормальное сродство к гепарину. Сделан вывод: Na⁺-связывание и экзосайт-1 энергетически связаны, а экзосайт-2 независим.

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 →