Канал связывания Na+ в протеазах свёртывания крови человека: новые данные о структуре и аллостерической модуляции, полученные при анализе молекулярной поверхности

Thrombovascular diseases result from imbalanced haemostasis and comprise important health problems in the aging population worldwide. The activity of enzymes pertaining to the coagulation cascade of mammalians exhibit several control mechanisms in order to maintain a proper balance between bleeding and thrombosis. For instance, human coagulation serine proteases carrying a F225 or Y225 are allosteric modulated by the binding of Na+ in a water-filled channel connected to the primary specificity pocket (S1 subsite) of these enzymes. We have characterized the structure, topography and lipophilicity of this channel in the ligand-free fast (sodium-bound) and slow (sodium-free) forms of thrombin, in the sole available structure of activated protein C and in several structures of the coagulation factors VIIa, IXa and Xa, differing in the nature of the bound inhibitor and in the occupancy of exosite-I as well as the Ca2+ and Na+ binding sites. Opposite to thrombin, the aqueous channels in all other coagulation enzymes sheltering a Na+ binding site do not have an aperture on the enzyme surface opposite to the S1 subsite entrance. In these enzymes, the lack of the three-residue insertion in loop 1 (183-189) as found in thrombin allied to compensatory mutations in the positions 187-185 and 222 effects a constriction in the water-filled channel that ends up by segregating the ion binding site from the S1 subsite. We also disclosed major topographical changes on the thrombin's surface upon sodium release and transition to the slow form that culminate in the narrowing of the S1 subsite entrance and, strikingly, in the loss of communication between the primary specificity pocket and the exosite-I. Such observation is in accordance with existing experimental data demonstrating thermodynamic linkage between these distant regions on the thrombin surface. Conformational changes in F34, L40, R73 and T74 were the main responsible for this effect. A path by which these changes in the vicinity of exosite-I could be transmitted to the S1 subsite and, consequently, to the sodium binding site is proposed.

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.

Сериновые протеазы коагуляции человека, несущие F225 или Y225, аллостерически модулируются связыванием Na+ в заполненном водой канале, соединённом с S1-карманом. Охарактеризованы структура, топография и липофильность канала в «быстрой» и «медленной» формах тромбина, активированном протеине С и факторах VIIa, IXa и Xa. У остальных протеаз коагуляции канал сужен из-за отсутствия трёхостаточной вставки в петле 183–189 и компенсаторных замен в позициях 187–185 и 222, отделяя Na+-сайт от S1-кармана. Переход тромбина в «медленную» форму сужает вход S1 и разрывает связь S1-кармана с экзоситом-I.

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 →