Гирудин: Ингибирование тромбина гирудином
Особое место среди компонентов секретов слюнных желез пиявок, и в первую очередь медицинской пиявки (Hurido medicinalis), принадлежит высокоспецифическому ингибитору фермента тромбина гирудину (Kd = 1+ 0,01 пкМ) , открытому Х.Хайкрафтом в 1884 г.
Гирудин представляет семейство мало отличающихся друг от друга изоингибиторов. Изучение механизма ингибирования тромбина гирудином и свойств этого уникального компонента секрета слюнных желез медицинской пиявки позволяет глубже познать природу тромбина, центрального биорегуляторного фермента системы свертывания крови, а понять тромбин - значит понять гемостаз , - утверждает проф. Дж. Фентон II, один из наиболее известных исследователей тромбина. Следовательно, гирудин является орудием для познания тромбина и всего гемостатического процесса.
Гирудин содержит 65-66 аминокислотных остатков. Он состоит из двух доменов, центрального, структура которого поддерживается тремя дисульфидными связями, и кислого С-концевого "хвостового" домена (остатки 47-65). В отличие от природного, в рекомбинантном гирудине остаток Tyr-63 не сульфатирован, что, по мнению ряда авторов, слабо отражается на свойствах ингибитора.
Специфичность гирудина определяется тем, что он реагирует только с тромбином. Механизм их взаимодействия был установлен на основе изучения рентгенограмм кристаллов комплекса альфа- тромбина человека и рекомбинантного гирудина. Рис. 4.8в демонстрирует взаимодействие тромбина с гирудином. Белки не имеют контактов в области каталитического активного центра. Взаимодействие гирудина с активным центром тромбина представляет принципиально новый механизм ингибирования протеолитических ферментов. Три аминокислотных остатка в N-концевой области гирудина взаимодействуют с субстрат-связывающим участком активного центра фермента в направлении, противоположном тому, которое имеет место при взаимодействии тромбина с фибриногеном. NH2 -Концевая группа гирудина образует водородную связь с His-57 каталитического активного центра фермента и с карбоксильной группой Ser-214 основной цепи. Аминокислотные остатки N-концевой области гирудина оказываются связанными в гидрофобном кармане тромбина, реализуя таким образом гидрофобные взаимодействия. Карман первичного связывания с субстратами при этом остается свободным. Отрицательно заряженный С-концевой домен гирудина располагается в положительно заряженной области тромбина, где реализуются контакты гирудина с участками, удаленными от каталитического активного центра. Один из них - анион- связывающий экзосайт, участвующий во взаимодействии тромбина с фибриногеном и с тромбиновыми рецепторами на тромбоцитах и эндотелиальных клетках.
В гирудине отсутствует остаток, определяющий реактивный центр ингибитора. Этим объясняется неспособность гирудина ингибировать другие сериновые протеиназы.
Описанный выше механизм ингибирования гирудином тромбина определяет антикоагулянтные свойства ингибитора в экспериментах in vitro и in vivo. Гирудин - единственный высокоэффективный потенциальный лекарственный препарат, который может быть использован для предупреждения и лечения внутрисосудистого диссеминированного свертывания крови, стимулируемого появлением в крови человека избытка фермента тромбина. Эглин
