Структурные основы тромболитической активности дестабилазы медицинской пиявки

Destabilase from the medical leech Hirudo medicinalis belongs to the family of i-type lysozymes. It has two different enzymatic activities: microbial cell walls destruction (muramidase activity), and dissolution of the stabilized fibrin (isopeptidase activity). Both activities are known to be inhibited by sodium chloride at near physiological concentrations, but the structural basis remains unknown. Here we present two crystal structures of destabilase, including a 1.1 Å-resolution structure in complex with sodium ion. Our structures reveal the location of sodium ion between Glu34/Asp46 residues, which were previously recognized as a glycosidase active site. While sodium coordination with these amino acids may explain inhibition of the muramidase activity, its influence on previously suggested Ser49/Lys58 isopeptidase activity dyad is unclear. We revise the Ser49/Lys58 hypothesis and compare sequences of i-type lysozymes with confirmed destabilase activity. We suggest that the general base for the isopeptidase activity is His112 rather than Lys58. pKa calculations of these amino acids, assessed through the 1 μs molecular dynamics simulation, confirm the hypothesis. Our findings highlight the ambiguity of destabilase catalytic residues identification and build foundations for further research of structure-activity relationship of isopeptidase activity as well as structure-based protein design for potential anticoagulant drug development.

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.

Дестабилаза медицинской пиявки Hirudo medicinalis относится к лизоцимам i-типа и обладает мурамидазной и изопептидазной активностями; обе подавляются хлоридом натрия при почти физиологических концентрациях. Получены две кристаллические структуры, включая структуру комплекса с ионом натрия разрешением 1,1 Å. Ион располагается между остатками Glu34/Asp46, ранее расценёнными как активный центр гликозидазы, что может объяснять угнетение мурамидазной активности. Рассчитав pKa методом молекулярной динамики (1 мкс) и сравнив последовательности, авторы предлагают считать основанием изопептидазной активности His112, а не Lys58. Результаты закладывают основу для дизайна антикоагулянтов.

Узнайте, как это исследование связано с клинической практикой

Другие рецензируемые исследования в разделе «Геномика и протеомика».

• Leech Salivary Proteome and Transcriptome: 434 Deduced Protein Sequences — Liu Z, Tong X, Su Y, et al. (2019)
• Medicinal Leech Draft Genome — Anticoagulant Gene Survey — Kvist S, Manzano-Marín A, de Carle D, Trontelj P, Siddall ME (2020)
• Лечение пиявками (Hirudo medicinalis) ослабляет повреждения яичка, вызванные ишемией/реперфузией яичка, на экспериментальной модели у животных — Davoodi F et al. (2021)
• Новый антикоагулянтный белок из медицинской пиявки — Manuvera V et al. (2024)
• AIF-1 и RNASET2 играют комплементарные роли во врождённом иммунном ответе медицинской пиявки — Baranzini N et al. (2019)
• Антимикробные пептиды медицинской пиявки, не обладающие токсичностью, — перспективная альтернативная стратегия борьбы с патогенами, устойчивыми к антибиотикам — Grafskaia E et al. (2019)
• Геном медицинской пиявки (Whitmania pigra) и сравнительное геномное исследование для поиска биологически активных веществ — Tong L et al. (2022)
• ЦНС медицинской пиявки как модель изучения экзосом во взаимодействии между микроглией и нейронами — Raffo-Romero A et al. (2018)
• Транскриптомное профилирование и первый анализ пространственной экспрессии генов-кандидатов в слюнной железе восточноазиатской медицинской пиявки Hirudo nipponia — Kim J et al. (2024)
• Черновая версия генома европейской медицинской пиявки Hirudo medicinalis (Annelida, Clitellata, Hirudiniformes) с акцентом на антикоагулянты — Kvist S et al. (2020)

Все исследования, проанализированные ASH →